CN104869805A - 人工土壤团粒体及人工土壤培养基 - Google Patents

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Abstract

提供使人工土壤粒子团粒化后的人工土壤团粒体，在将人工土壤团粒体填充到花盆等容器中构成人工土壤时，可提高人工土壤的体积含水率及气相率，并且可长期维持这些能力的技术。人工土壤团粒体1，其是使为人工土壤粒子10团粒化而成，所述人工土壤粒子10由多个具有亚nm级至亚μm级的细孔11的填料12集合而成，填料12之间形成亚μm级至亚mm级的连通孔13，人工土壤团粒体1在pF1.7-2.3的范围内的体积含水率为10-40％，并且在pF1.5时的气相率为20-80％。

Description

人工土壤团粒体及人工土壤培养基
技术领域
本发明涉及人工土壤粒子团粒化而成的人工土壤团粒体及使用该人工土壤团粒体的人工土壤培养基。
背景技术
近年来，在控制生长条件的环境下栽培蔬菜等植物的植物工厂增加。迄今为止的植物工厂以莴苣等叶菜类蔬菜的水耕栽培为中心，但在最近，关于不适于水耕栽培的根菜类也有尝试在植物工厂栽培的动向。为了在植物工厂栽培根菜类，需要开发作为土壤的基本性能优异、品质高、并且容易处理的人工土壤。并且，人工土壤需要能够减少对植物的浇水次数、水分量的管理容易等用天然土壤难以实现的独特的功能。
作为与迄今为止开发的人工土壤相关的技术，有用水溶性高分子构成的结合材料结合粉状的沸石从而将其团粒化的团粒结构沸石(例如，参照专利文献1)。就专利文献1的团粒结构沸石而言，为了利用保水性不足的沸石的多孔质结构作为人工土壤，使沸石团粒化从而提高保水性。
另外，还开发了在聚苯乙烯发泡粒子中添加碎石粉粒或砂等后，使聚苯乙烯溶解从而粒状化的吸水性团粒体(例如，参照专利文献2)。专利文献2的吸水性团粒体要利用由聚苯乙烯发泡粒子溶解而产生的空洞，实现良好的保水性及透气性。
现有技术文献：
专利文献
专利文献1：特开2000-336356号公报
专利文献2：特开昭53-23892号公报
发明内容
发明要解决的课题
在开发人工土壤时，在达到与天然土壤相同的植物培养能力的同时，需要能够适当地维持保水性或透气性的功能。特别是，为了确保植物可利用的水分(易效水)，适当地维持人工土壤中的体积含水率和气相率对于实现减少对植物的浇水次数、根据植物的种类进行最适的栽培计划很重要。人工土壤的体积含水率及气相率与在人工土壤粒子间形成的空隙有很深的关系，通过将该空隙维持在最适的状态，能够实现在体积含水率及气相率的平衡方面优异、具有天然土壤中没有的独特功能的、附加价值高的人工土壤。
关于这一点，专利文献1的团粒结构沸石仅仅是在水的存在下，使粉末状的沸石和结合材料混合并干燥而成的团粒结构沸石，因此，在团粒体的制造中沸石容易形成团块，未必能够介由在沸石的粒子间形成的空隙实现适当的保水性或透气性。另外，若在浇水等作业中产生压实等，则有人工土壤的体积含水率及气相率降低的风险。
另一方面，专利文献2的吸水性团粒体通过使聚苯乙烯熔融而在团粒体内产生空洞，从而实现保水性及透气性，但难以将团粒体内的空洞控制在适当的大小，因此设定为作为人工土壤所希望的体积含水率及气相率是困难的。另外，由于将碎石粉粒或砂等混合使其发泡，因此有团粒体的结构脆、在栽培的作业中或浇水等中被细小地粉碎从而产生压实、人工土壤的体积含水率及气相率降低的风险。
本发明鉴于上述问题点而作出，其目的在于，提供使人工土壤粒子团粒化而成的人工土壤团粒体，在将人工土壤团粒体填充到花盆等容器中构成人工土壤时，可提高人工土壤的体积含水率及气相率，并且可长期维持这些能力的技术。
解决课题的方法
用于解决上述课题的本发明的人工土壤团粒体的特征结构为，
人工土壤团粒体，其为人工土壤粒子团粒化而成，所述人工土壤粒子由多个具有亚nm级至亚μm级的细孔的填料集合而成，所述填料之间形成亚μm级至亚mm级的连通孔，
在pF1.7-2.3的范围内的体积含水率为10-40％，并且，在pF1.5时的气相率为20-80％。
根据本结构的人工土壤团粒体，就构成人工土壤团粒体的人工土壤粒子而言，由于填料的细孔的尺寸为亚nm级至亚μm级，因此该细孔中能够有效地吸收用于提高植物的品质所必需的养分。另外，由于在集合的填料之间形成的连通孔的尺寸为亚μm级至亚mm级，因此该连通孔中能够有效地吸收植物的生长中必不可少的水分(包括易效水)，能够提高保水力。具有这种特定结构的人工土壤粒子团粒化而成的本结构的人工土壤团粒体由于在pF1.7-2.3的范围内的体积含水率为10-40％，并且，在pF1.5时的气相率设定为20-80％，因此人工土壤的体积含水率及气相率以高量级平衡，从而能够实现具有天然土壤中没有的独特功能的、附加价值高的人工土壤。
在本发明的人工土壤团粒体中，
优选地，在所述人工土壤粒子之间形成μm级至mm级的一次间隙。
根据本结构的人工土壤团粒体，由于在人工土壤粒子之间形成μm级至mm级的一次间隙，因此在该一次间隙中能够有效地保持植物可利用的水分。其结果是能够提高植物的生长性。
在本发明的人工土壤团粒体中，所述一次间隙的尺寸优选为5-100μm。
根据本结构的人工土壤团粒体，因为一次间隙的尺寸为5-100μm，所以在人工土壤团粒体间产生适度的缝隙，从而能够在一次间隙中保持必要并且充足量的植物可利用的水分。其结果是能够进一步提高植物的生长性。
本发明的人工土壤团粒体，
优选具有0.2-10mm的尺寸。
根据本结构的人工土壤团粒体，因为具有0.2-10mm的尺寸，所以团粒结构稳定。另外，由于只要是上述粒径范围，在人工土壤团粒体间即可产生适度的缝隙，因此可兼顾优异的透气性和保水性。
在本发明的人工土壤团粒体中，
所述人工土壤粒子优选具有5-1000μm的粒径分布。
根据本结构的人工土壤团粒体，通过将人工土壤粒子的粒径分布设定为5-1000μm的范围，在团粒结构内形成适度的空隙，从而能够提高人工土壤的体积含水率及气相率。另外，团粒结构更稳定。
在本发明的人工土壤团粒体中，
优选给所述细孔提供离子交换能力。
根据本结构的人工土壤团粒体，由于给人工土壤粒子的细孔提供离子交换能力，因此能够在人工土壤团粒体中持有植物的培养所必需的肥料成分。因此，可实现具备与天然土壤相同的植物培养能力的人工土壤培养基。
在本发明的人工土壤团粒体中，
优选包含保水性材料。
根据本结构的人工土壤团粒体，由于包含保水性材料，因此在人工土壤团粒体的空隙本来具有的保水性的基础上，还能够进一步具备保水性材料产生的保水力。其结果是能够成为保水性进一步提高、耐干燥的人工土壤团粒体。
用于解决上述课题的本发明的人工土壤培养基的特征结构为，
使用上述任一项记载的人工土壤团粒体而成。
根据本结构的人工土壤培养基，由于使用本发明的人工土壤团粒体，因此可提高长期范围内的人工土壤的体积含水率及气相率，并且能够平衡良好地实现作为土壤的基本性能。另外，因为这种人工土壤培养基能够对栽培对象植物适当地供给水分或养分，所以在维护上不费工夫，从而处理变容易。
附图说明
图1是构成本发明的人工土壤团粒体的人工土壤粒子的模式图。
图2是本发明的人工土壤团粒体的模式图。
图3是示出通过水银压入法测定本发明的人工土壤团粒体的孔径分布的结果的图表。
具体实施方式
以下，基于图1-图3，说明关于本发明的人工土壤团粒体的实施方案。但是，为了使本发明的理解容易，首先对构成本发明的人工土壤团粒体的人工土壤粒子进行说明。此外，本发明并非意在限定于以下说明的实施方案或附图中记载的结构。
<人工土壤粒子>
图1是构成本发明的人工土壤团粒体的人工土壤粒子10的模式图。该图中概念性地示出人工土壤粒子10。图1(a)例示了作为填料12，使用了作为多孔质天然矿物的沸石12a的人工土壤粒子10。图1(b)例示了作为填料12，使用了作为层状天然矿物的水滑石12b的人工土壤粒子10。此外，图1中示出的符号x、y及z各自表示后述的细孔11、连通孔13及人工土壤粒子10的尺寸，但附图上的x、y及z的关系不反映实际的尺寸关系。
人工土壤粒子10由多个填料12集合而构成粒状。就人工土壤粒子10中的多个填料12而言，它们不必相互接触，只要在一个粒子内藉由粘合剂等维持一定范围内的相对位置关系，就可以认为多个填料12集合而构成粒状。构成人工土壤粒子10的填料12从表面到内部具有多个细孔11。细孔11包括各种形态。例如，填料12在图1(a)所示出的沸石12a的情况下，该沸石12a的结晶结构中存在的空隙是细孔11，在图1(b)所示出的水滑石12b的情况下，该水滑石12b的层结构中存在的层间隔是细孔11。即，本发明中的“细孔”意指在填料12的结构中存在的空隙部、层间隔部、空间部等，其不限定于“孔状”形态。
填料12的细孔11的尺寸(图1中示出的尺寸x的平均值)为亚nm级至亚μm级。例如，细孔11的尺寸可设定为0.2-800nm左右，填料12在图1(a)所示出的沸石12a的情况下，该沸石12a的结晶结构中存在的空隙的尺寸(直径)为0.3-1.3nm左右。填料12在图1(b)所示出的水滑石12b的情况下，该水滑石12b的层结构中存在的层间隔的尺寸(距离)为0.3-3.0nm左右。此外，作为填料12，可以使用后述的有机多孔质材料，这种情况下的细孔11的直径x为0.1-0.8μm左右。
在多个填料12之间形成连通孔13。细孔11分散配置在连通孔13的周围。由于在连通孔13中主要保持水分(包括后述的易效水)，因此在人工土壤粒子10中能够具有一定的保水性。连通孔13的尺寸(图1中示出的相邻的填料12间的距离y的平均值)可根据填料12或粘合剂的种类、组成、造粒条件变化，为亚μm级至亚mm级。例如，连通孔13的尺寸可设定为0.1-500μm左右，但在填料12为图1(a)中示出的沸石12a或图1(b)中示出的水滑石12b、使用高分子凝胶化剂作为粘合剂的情况下，连通孔13的尺寸为0.1-20μm。细孔11及连通孔13的尺寸可根据测定对象的状态，用气体吸附法、水银压入法、小角度X射线衍射法、图像处理法等或组合这些方法，通过最适的方法来测定。
为了使人工土壤粒子10具有充分的保肥力，填料12优选使用给细孔11提供离子交换能力的材料。在这种情况下，作为提供离子交换能力的材料，可以使用提供阳离子交换能力的材料、提供阴离子交换能力的材料或两者的混合物。另外，也可另外准备不具有离子交换能力的多孔质材料(例如，高分子发泡体、玻璃发泡体等)，并通过压入或渗透等将上述提供离子交换能力的材料导入到该多孔质材料的细孔，使用其作为填料12。作为提供阳离子交换能力的材料，可列举阳离子交换性矿物、腐殖质、及阳离子交换树脂。作为提供阴离子交换能力的材料，可列举阴离子交换性矿物及阴离子交换树脂。
阳离子交换性矿物可列举，例如，蒙脱石(montmorillonite)、膨润土、贝得石、水辉石、皂石、硅镁石(stevensite)等蒙皂石(smectite)类矿物、云母类矿物、蛭石、沸石等。阳离子交换树脂可列举，例如，弱酸性阳离子交换树脂、强酸性阳离子交换树脂。其中，优选沸石或膨润土。阳离子交换性矿物及阳离子交换树脂也可以组合两种以上使用。阳离子交换性矿物及阳离子交换树脂的阳离子交换容量设定为10-700meq/100g，优选设定为20-700meq/100g，更优选设定为30-700meq/100g。在阳离子交换容量不足10meq/100g的情况下，不能充分地吸收养分，吸收的养分也有通过灌水等早期流失的风险。另一方面，即使以使阳离子交换容量大于700meq/100g的方式使保肥力过大，效果也不会大大提高，从而不经济。
阴离子交换性矿物可列举，例如，水滑石、水镁铝石、鳞镁铁矿、水镁铁石(sjogrenite，シエ一ゲレン石)、铜绿等具有双氢氧化物作为主要骨架的天然层状双氢氧化物、合成水滑石及水滑石类物质、水铝英石、伊毛缟石、高岭土等粘土矿物。阴离子交换树脂可列举，例如，弱碱性阴离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂。其中，优选水滑石。阴离子交换性矿物及阴离子交换树脂也可以组合两种以上使用。阴离子交换性矿物及阴离子交换树脂的阴离子交换容量设定为5-500meq/100g，优选设定为20-500meq/100g，更优选设定为30-500meq/100g。在阴离子交换容量不足5meq/100g的情况下，不能充分地吸收养分，吸收的养分也有通过灌水等早期流失的风险。另一方面，即使以使阴离子交换容量大于500meq/100g的方式使保肥力过大，效果也不会大大提高，从而不经济。
<人工土壤粒子的粒状化方法>
在填料12为图1中示出的沸石12a或水滑石12b这样的无机矿物的情况下，为使多个填料12集合而构成粒状物(人工土壤粒子10)，可以使用粘合剂进行粒状化。就使用了粘合剂的人工土壤粒子10的形成而言，可通过在填料12中加入粘合剂或溶剂等并混合，将混合物导入到造粒机，通过旋转造粒、流动层造粒、搅拌造粒、压缩造粒、挤出造粒、破碎造粒、熔融造粒、喷雾造粒等公知的造粒法进行。得到的造粒体根据需要进行干燥及分级，从而完成人工土壤粒子10。另外，也可在填料12中加粘合剂，进一步根据需要加溶剂等并混炼，将其干燥并作成块状，然后用研钵及研钵棒、锤式研磨机、辊式破碎机等粉碎装置适当粉碎从而作成粒状物。该粒状物可直接用作人工土壤粒子10，但优选筛选并调整到所希望的粒径。
粘合剂可使用有机粘合剂或无机粘合剂中的任意一种。有机粘合剂可列举，例如，乙基纤维素等改性纤维素类粘合剂、聚烯烃类粘合剂、聚乙烯醇类粘合剂、聚氨酯类粘合剂、乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯等乙酸乙烯酯类粘合剂、氨基甲酸酯树脂、乙烯基氨基甲酸酯树脂等氨基甲酸酯树脂类粘合剂、丙烯酸树脂类粘合剂、硅酮树脂类粘合剂等合成树脂类粘合剂；淀粉、卡拉胶、黄原胶、结冷胶、海藻酸盐等多糖类；聚氨基酸、动物胶等蛋白质等天然产物类粘合剂。无机粘合剂可列举，例如，水玻璃等硅酸盐类粘合剂、磷酸铝等磷酸盐类粘合剂、硼酸铝等硼酸盐类粘合剂、水泥等水硬性粘合剂。有机粘合剂及无机粘合剂也可以组合两种以上使用。
在填料12为有机多孔质材料的情况下，人工土壤粒子10的形成可以通过与使用了粘合剂的上述填料12的粒状化法相同的方法进行，也可将填料12加热至构成该填料12的有机多孔质材料(高分子材料等)的熔点以上的温度，使多个填料12的表面彼此热熔接并粒状化，由此形成人工土壤粒子10。在这种情况下，即使不使用粘合剂，也能够得到多个填料12集合的粒状物。作为这种有机多孔质材料，可列举例如使聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚乙烯醇、纤维素等有机高分子材料发泡而成的有机高分子发泡体、将所述有机高分子材料的粉体加热熔融从而形成了连续气泡结构的有机高分子多孔质体。
在人工土壤粒子10形成时，也可以利用高分子凝胶化剂的凝胶化反应。作为高分子凝胶化剂的凝胶化反应，例如可列举海藻酸盐、海藻酸丙二醇酯、结冷胶、葡糖甘露聚糖、果胶或羧甲基纤维素(CMC)与多价金属离子的凝胶化反应；通过卡拉胶、琼脂、黄原胶、刺槐豆胶、他拉胶等多糖类的双螺旋结构化反应而引起的凝胶化反应。其中，对海藻酸盐与多价金属离子的凝胶化反应进行说明。例如，作为海藻酸盐之一的海藻酸钠是海藻酸的羧基与Na离子键合的形态的中性盐。海藻酸不溶于水，但海藻酸钠是水溶性的。若将海藻酸钠水溶液添加至多价金属离子(例如，Ca离子)的水溶液中，则在海藻酸钠的分子间发生离子交联从而进行凝胶化。在本实施方案的情况下，通过以下的步骤能够进行凝胶化反应。首先，使海藻酸盐溶解在水中，调制海藻酸盐水溶液，在海藻酸盐水溶液中添加填料12，将其充分搅拌，从而形成填料12分散于海藻酸盐水溶液中的混合液。接着，将混合液滴加至多价金属离子水溶液中，使混合液中所含有的海藻酸盐凝胶化成粒状。其后，将凝胶化的粒子回收并水洗，充分干燥。由此，得到人工土壤粒子10，其为填料12分散于由海藻酸盐及多价金属离子形成的海藻酸盐凝胶化物中的粒状物。
凝胶化反应中可使用的海藻酸盐可列举，例如，海藻酸钠、海藻酸钾、海藻酸铵。这些海藻酸盐也可以组合两种以上使用。海藻酸盐水溶液的浓度设定为0.1-5重量％，优选为0.2-5重量％，更优选为0.2-3重量％。在海藻酸盐水溶液的浓度不足0.1重量％的情况下，难以发生凝胶化反应，若超过5重量％，则由于海藻酸盐水溶液的粘度过度变大，添加了填料12的混合液的搅拌、或将混合液滴加至多价金属离子水溶液中变得困难。
滴加海藻酸盐水溶液的多价金属离子水溶液只要是与海藻酸盐反应从而发生凝胶化的2价以上的金属离子水溶液即可。作为这种多价金属离子水溶液的例子，可列举氯化钙、氯化钡、氯化锶、氯化镍、氯化铝、氯化铁、氯化钴等多价金属的氯化物水溶液；硝酸钙、硝酸钡、硝酸铝、硝酸铁、硝酸铜、硝酸钴等多价金属的硝酸盐水溶液；乳酸钙、乳酸钡、乳酸铝、乳酸锌等多价金属的乳酸盐水溶液；硫酸铝、硫酸锌、硫酸钴等多价金属的硫酸盐水溶液。这些多价金属离子水溶液也可以组合两种以上使用。多价金属离子水溶液的浓度设定为1-20重量％，优选为2-15重量％，更优选为3-10重量％。在多价金属离子水溶液的浓度不足1重量％的情况下，难以发生凝胶化反应，若超过20重量％，则由于金属盐的溶解耗费时间，并且使用过剩的材料，所以不经济。
在设计人工土壤粒子10时，也可进一步提高连通孔13的保水性。作为提高连通孔13的保水性的方法之一，可列举在人工土壤粒子10的连通孔13中导入保水性材料的方法。保水性材料例如可通过在整个连通孔13中填充保水性材料、或用保水性材料的膜覆盖连通孔13的表面而导入。此时，只要在连通孔13的至少一部分中存在保水性材料即可。保水性材料的导入例如可通过将具有保水性的高分子材料溶解在溶剂中调制高分子溶液并使该高分子溶液渗透到人工土壤粒子10中而进行。或者，也可以在将人工土壤粒子10粒状化时，预先在原材料中混合具有保水性的纤维。在这种情况下，不仅在人工土壤粒子10的连通孔13中，也可在整个人工土壤粒子10中导入作为保水性材料的纤维。并且，就导入了纤维的人工土壤粒子10而言，保水性提高是当然的，人工土壤粒子10的强度和耐久性也会提高。因此，作为保水性材料导入的纤维也作为强化材料起作用。作为人工土壤粒子10中可导入的纤维，可列举，例如，维尼纶、氨基甲酸酯、尼龙、乙酸酯等合成纤维；棉、羊毛、人造丝、纤维素等天然纤维。这些纤维中，优选维尼纶及棉。另外，纤维的形态优选短纤维。导入了保水性材料的人工土壤粒子10由于保水力大大提高，例如，即使在干燥状态的外部环境中使用的情况下，即使长期不给水，也能够防止植物的枯萎或培养不良。另外，由于通过导入保水性材料，人工土壤粒子10的强度及耐久性也提高，因此也可期待长期维持保水性的协同效应。
作为保水性材料可使用的高分子材料，可列举例如聚丙烯酸盐类聚合物、聚磺酸盐类聚合物、聚丙烯酰胺类聚合物、聚乙烯醇类聚合物、聚环氧烷类聚合物等合成高分子类保水性材料；聚天冬氨酸盐类聚合物、聚谷氨酸盐类聚合物、聚海藻酸盐类聚合物、纤维素类聚合物、淀粉等天然高分子类保水性材料。这些保水性材料也可以组合两种以上使用。
就使作为保水性材料的上述高分子材料溶解的溶剂而言，根据使用的高分子材料，选择溶解性高的溶剂，即，适当地选择高分子材料和溶剂的溶解度参数(SP值)接近的组合。例如，选择高分子材料的SP值和溶剂的SP值的差为5以下的这种组合(例：SP值约为10的硝化纤维素和SP值约为14.5的甲醇的组合)。作为这样的溶剂的例子，可列举甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇、乙酸乙酯、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮。这些溶剂也可以组合两种以上使用。
作为提高连通孔13的保水性的其他方法，可列举在调制人工土壤粒子10时，作为原料的填料12的一部分或全部使用保水性填料的方法。在这种情况下，因为生成的人工土壤粒子10其自身具有保水性，所以不需要用于提高保水性的特别的后处理。在保水性填料中可以使用亲水性填料或多孔质粒状物，作为亲水性填料的例子，可列举沸石、蒙皂石类矿物、云母类矿物、滑石、二氧化硅、双氢氧化物等，作为多孔质粒状物的例子，可列举发泡玻璃、多孔质金属、多孔质陶瓷、高分子多孔体、亲水性纤维等。
<人工土壤团粒体>
图2是本发明的人工土壤团粒体1的模式图。该图中，概念性地示出人工土壤团粒体1。本发明的人工土壤团粒体1是使人工土壤粒子10团粒化后的团粒体。人工土壤团粒体1以填充到花盆等容器中的形态使用。
在用人工土壤栽培植物时，为了达成与天然土壤相同的植物培养能力，需要充分地提高人工土壤的保水性及透气性。这里，土壤的保水性与土壤中所含有的水分密切相关。土壤中所含有的水分根据保持在土壤中的状态分类为植物可利用的和不可利用的。通常，土壤由各种大小的土壤粒子构成，土壤中所含有的水分通过在土壤粒子间形成的缝隙中的毛细管现象等而被保持。根据对土壤的吸附力，土壤中所含有的水分，从吸附力弱的开始，分类为：重力水、毛细管水、吸湿水。另外，土壤中所含有的水分中，植物可容易地利用的水分在本说明书中规定为“易效水”。土壤的透气性与在土壤粒子间形成的缝隙的状态有关。为了供给植物的根的成长所必需的氧，需要一定以上的气相率(相对于土壤的总容积，空隙(气相率)的比例)。土壤的总容积是指土壤的三相，即，气相、液相、及固相合在一起的容积。为了制成适于植物栽培的土壤，需要研究每100ml土壤的易效水量与土壤的气相率的关系，本发明的人工土壤团粒体1通过使人工土壤粒子10团粒化，从而适当地设定易效水量与气相率的关系，其中，所述人工土壤粒子10是由多个具有亚nm级至亚μm级的细孔11的填料12集合而成，填料12之间形成亚μm级至亚mm级的连通孔13。
人工土壤团粒体1由多个人工土壤粒子10构成，它们不必相互接触，只要在一个团粒体内藉由粘合剂等维持一定范围内的相对位置关系即可。在构成人工土壤团粒体1的多个人工土壤粒子10之间形成空隙，从而能够从外部吸收水分并保持在空隙内。在本说明书中，在该人工土壤粒子10间形成的空隙为一次间隙2。
易效水量及气相率与在人工土壤团粒体1的团粒结构内形成的一次间隙2的尺寸有关。若一次间隙2的尺寸过度变大，则在一次间隙2内水分保持力变弱，从而不能够对抗重力将水分保持在团粒结构内。其结果为，易效水量减少而气相率变高，植物可利用的水分变少，从而可发生植物的枯死。另一方面，若一次间隙2的尺寸过度变小，则在团粒结构内的水分保持力变强。其结果为，易效水量减少，植物不能容易地利用水分。另外，土壤的气相率也降低，植物容易发生湿害。即，一次间隙2作为较多地保持植物可利用的水分的保水性间隙起作用。一次间隙2的尺寸(图2中示出的一次间隙2的尺寸s的平均值)可根据人工土壤粒子10或粘合剂的种类、组成、造粒条件变化，通常为μm级至mm级，例如，可调整为1μm-1mm。一次间隙2的优选尺寸为2-500μm，更优选为5-100μm。
另外，一次间隙2的尺寸还与构成人工土壤团粒体1的人工土壤粒子10的粒径分布有关。为了将一次间隙2作成适当的尺寸，将人工土壤粒子10的粒径分布调整为5-1000μm的范围，优选为10-500μm的范围。若人工土壤粒子10的粒径分布比5-1000μm的范围宽，则有无法以稳定的状态形成一次间隙2的风险。
另外，一次间隙2的尺寸还与构成人工土壤团粒体1的人工土壤粒子10的尺寸z有关。为了将一次间隙2作成适当的尺寸，将人工土壤粒子10的尺寸z的平均值(平均粒径)调整为20-500μm，优选为30-300μm。若人工土壤粒子10的平均粒径小于20μm，则一次间隙2的孔径过度变小，一次间隙2的水分保持力变大，从而植物难以利用水分。另外，若人工土壤粒子10的平均粒径大于500μm，则一次间隙2的尺寸过度变大，一次间隙2的水分保持力变弱，从而容易因重力而导致水分从一次间隙2流失。
另外，若是将人工土壤团粒体1填充到花盆等容器中作为实际的使用形态的人工土壤培养基，则在人工土壤团粒体1间形成缝隙。在本说明书中，将在该人工土壤团粒体1间形成的缝隙与在上述人工土壤粒子10间形成的一次间隙2区别开，作为二次间隙。二次间隙保持水分并且对人工土壤培养基的透气性起着重要的作用。二次间隙为所谓粗间隙，由于间隙的尺寸大，因此进入到二次间隙的水分容易作为重力水从人工土壤培养基排出，排出水分的空间变为确保人工土壤培养基的透气性的空间。与此相对，由于一次间隙2的间隙的尺寸小，因此进入到一次间隙2的水分难以作为重力水排出，而保持在一次间隙2中。通过保持在该一次间隙2中的水分，植物能够长期利用水。
由于人工土壤团粒体1间的二次间隙为植物的根伸展、从根吸收氧的空间，因此若二次间隙不足、人工土壤培养基的透气性恶化，则植物会发生湿害。另一方面，若人工土壤培养基的透气性过度变高，则保水量降低，植物可利用的水分变少。因此，为适度地确保人工土壤团粒体1间的二次间隙，需要将人工土壤团粒体1的尺寸设定为适当的尺寸。人工土壤团粒体1的尺寸(图2中示出的人工土壤团粒体1的尺寸w的平均值)为0.2-10mm，优选为0.5-10mm，更优选为1-10mm。在人工土壤团粒体1的尺寸不足0.2mm的情况下，二次间隙变小，从而人工土壤团粒体1与水分的吸附性变强，排水性降低，从而植物会发生湿害。其结果有栽培的植物难以从根吸收氧，发生根腐的风险。另一方面，若人工土壤团粒体1的尺寸超过10mm，则二次间隙变大，从而人工土壤团粒体1和水分的吸附性变弱，水分因重力而过度地排出。由此，有植物难以吸收水分，人工土壤培养基变稀疏而使植物横倒的风险。
人工土壤团粒体1的尺寸、人工土壤粒子10间的一次间隙2的尺寸、及人工土壤粒子10的粒径例如可用光学显微镜观察及图像处理法进行测定。本实施方案中，通过以下的测定法测定人工土壤团粒体1的尺寸、一次间隙2的尺寸、及人工土壤粒子10的粒径。首先，将测定对象的人工土壤粒子标度(scale)并用显微镜观察，使用图像处理软件(二维图像解析处理软件“WinROOF”、三谷商事株式会社制)获取其显微镜图像。从图像中选择100个人工土壤团粒体或人工土壤粒子并描绘人工土壤团粒体、一次间隙、或人工土壤粒子的轮廓。由描绘的图形的周长算出等效圆的直径。将由各个人工土壤团粒体、一次间隙、或人工土壤粒子求出的等效圆的直径(100个)的平均值作为平均尺寸(单位：像素)。然后，比较平均尺寸和显微镜图像中的标度，转换成单位长度(μm级至mm级)，算出人工土壤团粒体的尺寸、一次间隙的尺寸、或人工土壤粒子的粒径。
人工土壤团粒体1通过使多个人工土壤粒子10团粒化而构成，作为其团粒化方法，可以通过与人工土壤粒子10的粒状化方法中所记载的方法相同的方法实施。由于本发明的人工土壤团粒体1为用粘合剂将人工土壤粒子10造粒或用高分子凝胶化剂使其凝胶化的团粒体，因此人工土壤粒子10间的一次间隙2通过粘合剂或高分子凝胶化剂固定化。因此，由人工土壤团粒体1构成的人工土壤培养基具有足够的强度。因此，不会发生土壤的压实等、或不会发生易效水量及透气性的降低等，从而能够长期给植物供给必需量的易效水。此外，在构成人工土壤团粒体1时，作为人工土壤粒子10也可以使用不同种类的人工土壤粒子。另外，与人工土壤粒子10一起，也可以混合肥料、颜料、香料、杀菌剂、抗菌剂、除臭剂、杀虫剂等添加物并进行团粒化。另外，在构成人工土壤团粒体1时，也可在一次间隙2中导入保水性材料。在这种情况下，可以用与向人工土壤粒子10导入保水性材料相同的方法，导入相同的保水性材料。
<人工土壤团粒体的保水性及透气性>
土壤由各种大小的土壤粒子构成，在土壤粒子间形成的缝隙通过毛细管现象等保持水分。土壤水分保持力用pF值表示。pF值是由水柱高度表示的土壤水分的吸引压力的常用对数值，其是表示通过土壤的毛细管力吸引土壤中的水分的强度的程度的值。pF值为2.0时，相当于100cm水柱的压力。pF值还表示土壤与水分的吸附的强度，若土壤与水分的吸附力弱，则pF值变低，植物的根成为容易吸收水分的状态。另一方面，若土壤与水分的吸附力强，则pF值变高，植物的根为了吸收水分，需要大的力。土壤中的缝隙中不存在空气、全部充水时的状态为pF值为0，100℃的热干状态的土壤、只存在与土壤化合的水的状态为pF值为7。植物可从根吸收的土壤中的水分为从降雨或灌水后通常24小时后土壤中残留的水分(pF1.7)到植物开始枯萎的初期枯萎点(pF3.8)的水分。在一般的土壤的情况下，可栽培植物的pF值、所谓易效水的范围为1.7-2.7。但是，本发明者实际上进行植物的栽培后，明确在pF值超过2.3的情况下，有植物的生长性降低的倾向。因此，在本发明中，将人工土壤培养基的易效水的范围规定为1.7-2.3。可以用pF计(土壤湿度计)测定pF值。
在本发明中，以每100ml人工土壤团粒体的体积含水率(VWC1.7-2.3)表示pF1.7-2.3的范围的保水量(易效水量)。各自测量干燥状态的人工土壤团粒体1的质量Wd、pF1.7时的人工土壤团粒体1的质量W1.7、及pF2.3时的人工土壤团粒体1的质量W2.3，由下式(1)算出VWC1.7-2.3(％)。
VWC1.7-2.3(％)＝〔(W2.3-Wd)/100-(W1.7-Wd)/100〕×100…(1)
在该式中，例如，右边的(W2.3-Wd)用重量(mg)表示人工土壤团粒体1中所含有的pF2.3时的保水量，由于水的比重为1，因此(W2.3-Wd)的值(mg)可直接视为pF2.3时的保水量的体积(ml)。本发明的人工土壤团粒体1中，将pF1.7-2.3的范围内的体积含水率(％)调整为10-40％，优选为13-30％，更优选为20-30％。
一般地，由于植物利用土壤中的水分成长，因此需要将pF1.7-2.3的范围内的体积含水率(％)维持在10％以上。即，只要能够长期将pF1.7-2.3的范围内的体积含水率(％)维持在10％以上，即使灌水的频率少，植物的生长性也不降低，从而能够减少灌水等维护。如上所述，由于本发明的人工土壤培养基具备一次间隙及二次间隙，因此能够长期将水保持在人工土壤培养基内。根据此结构，若将人工土壤培养基的pF1.7-2.3的范围内的体积含水率(％)设定为上述范围，则由于在一次间隙及二次间隙中有效地保持易效水，因此能够长期将pF1.7-2.3的范围内的体积含水率(％)维持在10％以上，从而能够减少灌水等维护。
另外，为了植物成长，需要适当地调整土壤的气相率。例如，在pF值低的情况下，一旦含水率高，则容易发生植物的湿害。因此，即使在pF值低的情况下，也需要将土壤的透气性维持在一定以上。示出pF值低的情况下的土壤的透气性的指标用pF1.5时的气相率表示。pF1.5是指每天灌水30-50mm以上后，通常24小时后土壤中残留的水分(重力导致的排水大致结束的状态)的状态。为了使栽植在土壤中的植物充分地生长，需要将pF1.5时的气相率设定为20％以上。本发明的人工土壤团粒体1的pF1.5时的气相率可调整为20-80％，优选为20-60％。其结果为，本发明的人工土壤团粒体1可实现人工土壤的体积含水率及气相率以高量级平衡、具有天然土壤中没有的独特功能的、附加价值高的人工土壤。即，由于能够最适地确保植物可利用的水分(易效水)，因此可减少对植物的浇水次数或根据植物的种类实现最适的栽培计划。
实施例
以下，对本发明的人工土壤团粒体的实施例进行说明。
<人工土壤粒子的制作>
使用沸石及水滑石作为填料，使用海藻酸钠作为海藻酸盐，使用5％氯化钙水溶液作为多价金属离子水溶液。使和光纯药工业株式会社制的试剂海藻酸钠溶解于水中，调制浓度0.5％的水溶液，在100重量份0.5％海藻酸钠水溶液中添加10重量份株式会社エコウエル制的人工沸石“琉球ライト600”、及10重量份和光纯药工业株式会社制的试剂水滑石并混合。将混合液以1滴/秒的速度滴加至5％氯化钙水溶液中。滴加的液滴凝胶化成粒子状后，回收粒子状凝胶并水洗，在设定为55℃的干燥机中干燥24小时。用研钵将干燥结束后的粒子状凝胶粉碎，将粉碎物进行筛选，分级为超过75μm、不足106μm的粒径，得到人工土壤粒子。就该人工土壤粒子而言，多个具有亚nm级至亚μm级的细孔的填料集合在一起，在填料之间形成亚μm级至亚mm级的连通孔。
<人工土壤团粒体的制作>
在100ml人工土壤粒子中加入50ml 20％乙酸乙烯酯乳液水溶液(乙酸乙烯酯乳液：コニシ株式会社制ボンド木工用)，使乙酸乙烯酯乳液水溶液浸透到整个人工土壤粒子中，在80℃干燥48小时并固化。用研钵将固化并成为块状的人工土壤粒子的块粉碎，将粉碎物进行筛选，分级为超过0.25mm、不足2mm的粒径，得到人工土壤团粒体。得到的人工土壤团粒体在构成人工土壤团粒体的人工土壤粒子间具有μm级至mm级的空隙。
<人工土壤团粒体的体积含有率及气相率的测定>
由上述的“人工土壤团粒体的保水性及透气性”的项目中说明的式(1)求出pF1.7-2.3的范围内的人工土壤团粒体的体积含有率。
另外，用以下的步骤求出pF1.5时的人工土壤团粒体的气相率。将人工土壤团粒体构成的人工土壤培养基在自来水中浸渍24小时，作成饱和含水状态的样品，将该样品进一步静置1小时。使样品的重量水流下，确认通过pF计(土壤湿度计)示出了样品的pF值为1.5后，尽可能维持样品的形状，并采集至100mL样品用圆筒中，放置到大起理化工业株式会社制的数字式实容积测定装置“DIK-1150”中测定，将测定值作为pF1.5时的人工土壤团粒体的气相率。
测定的结果为，人工土壤团粒体的pF1.7-2.3范围内的体积含水率为14％，pF1.5时的气相率为40％。该体积含水率及气相率包含在本发明的范围中。
(人工土壤团粒体的一次间隙的尺寸的测定)
关于人工土壤粒子及人工土壤团粒体的制作步骤及人工土壤团粒体的一次间隙，以下进行说明。
<人工土壤粒子的制作>
使用沸石作为填料，使用海藻酸钠作为海藻酸盐，使用5％氯化钙水溶液作为多价金属离子水溶液。使和光纯药工业株式会社制的试剂海藻酸钠溶解于水中，调制浓度0.5％的水溶液，在100重量份0.5％海藻酸钠水溶液中添加20重量份株式会社エコウエル制的人工沸石“琉球ライト600”并混合。将混合液以1滴/秒的速度滴加至5％氯化钙水溶液中。滴加的液滴凝胶化成粒子状后，回收粒子状凝胶并水洗，在设定为55℃的干燥机中干燥24小时。用研钵将干燥结束后的粒子状凝胶粉碎，将粉碎物进行筛选，分级为超过0.1mm、不足0.25mm的粒径，得到人工土壤粒子。
<人工土壤团粒体的制作>
将人工土壤粒子在水中浸渍成为饱和含水状态后，放置1小时使重力水流下。将100ml该含水的人工土壤粒子混合到50ml 20％乙酸乙烯酯乳液水溶液(乙酸乙烯酯乳液：コニシ株式会社制粘合(bond)木工用)中，在80℃干燥48小时并固化。用研钵将固化并成为块状的人工土壤粒子的块粉碎，粉碎物通过筛选进行分级，制作约3mm粒径的人工土壤团粒体。
<人工土壤团粒体的一次间隙>
为了确认本发明的人工土壤团粒体具备多孔质结构，通过水银压入法进行孔径分布的测定。图3是示出通过水银压入法测定本发明的人工土壤团粒体的孔径分布的结果的图表。在本发明的人工土壤团粒体中，可确认到图3中示出的3个峰。推测约30nm附近的峰是在填料彼此之间形成的微小的间隙，推测约700nm附近的峰是连通孔，推测约20μm附近的峰是一次间隙。这样，本发明的人工土壤团粒体具有亚μm级至亚mm级的连通孔和μm级至mm级的一次间隙，与填料具有的亚nm级至亚μm级的细孔合在一起，可确认具有具备至少三级尺寸分布的独特的多孔质结构。
(人工土壤团粒体中的红萝卜的生长性)
用本发明的人工土壤团粒体实施评价红萝卜的生长性的试验。
<人工土壤粒子的制作>
根据下述表1-3中所记载的配合量(重量份)，将作为提供阳离子交换能力的材料(阳离子交换材料)的沸石(琉球ライトCEC600、株式会社エコウエル制)、膨润土(カサネン工业株式会社制)、及阳离子交换性树脂(オルガノ株式会社制)中的至少一种和作为提供阴离子交换能力的材料(阴离子交换材料)的水滑石(和光纯药工业株式会社制)、及阴离子交换性树脂(オルガノ株式会社制)中的至少一种作为填料通过粘合剂固定，制作实施例1-23以及比较例1-6中使用的人工土壤粒子。粘合剂使用海藻酸钠(和光纯药工业株式会社制)、海藻酸钾(株式会社キミカ制)、琼脂(和光纯药工业株式会社制)或黄原胶(ソアキサン(注册商标)XG550、エムア一ルシ一ポリサツカライド株式会社制)和刺槐豆胶(ソアロ一カスト(注册商标)A120、エムア一ルシ一ポリサツカライド株式会社制)的混合剂。
在使用海藻酸钠及海藻酸钾的情况下，在0.5％海藻酸钠水溶液或1％海藻酸钾水溶液中添加填料，用混合机(SM-L57：三洋电机株式会社制)搅拌3分钟，将得到的混合液滴加至作为多价金属离子水溶液的5％氯化钙水溶液中，生成凝胶化物。将生成的凝胶化物从液体中回收、洗净后，在设定为55℃的干燥机中干燥24小时，制作人工土壤粒子。
在使用琼脂、及黄原胶和刺槐豆胶的混合剂的情况下，在1％琼脂溶液、或0.5％黄原胶和0.5％刺槐豆胶的混合溶液中添加填料，升温至80℃以上，将多糖类溶解后，冷却至常温，生成凝胶化物。将生成的凝胶化物在设定为50℃的干燥机中干燥24小时，将其块粉碎，通过筛选进行分级，制作人工土壤粒子。
<人工土壤团粒体的制作>
将具有下述表1-3中所记载的粒径分布的人工土壤粒子通过粘合剂固定，制作实施例1-23以及比较例1-6的人工土壤团粒体。粘合剂使用コニシ株式会社制的乙酸乙烯酯树脂类粘接剂“ボンド(注册商标)木工用”、聚乙烯混合乳液(セポルジョン(注册商标)G315、住友精化株式会社制)、琼脂(和光纯药工业株式会社制)、丙烯酰胺(和光纯药工业株式会社制)、氨基甲酸酯树脂乳液(ハマナカ株式会社制布、毛毡用牛皮纸胶(kraft bond))、及乙基纤维素(日进化成株式会社制)。以下示出使用了上述各粘合剂的情况下的人工土壤团粒体的制作方法。表1-3中，用“+”表示使用的团粒化用粘合剂。
以下对使用乙酸乙烯酯树脂类粘接剂作为粘合剂的情况下(实施例1-15、及21-23、以及比较例1-6)的人工土壤团粒体的制作方法进行说明。将得到的人工土壤粒子在水中浸渍成为饱和含水状态后，放置1小时，使重力水流下。将100ml该含水的人工土壤粒子混合到50ml 20％乙酸乙烯酯乳液水溶液中，在80℃干燥48小时并固化。用研钵将固化并成为块状的人工土壤粒子的块粉碎，将粉碎物通过筛选进行分级，制作人工土壤团粒体。
以下对使用聚乙烯混合乳液作为粘合剂的情况下(实施例16)的人工土壤团粒体的制作方法进行说明。将得到的人工土壤粒子在水中浸渍成为饱和含水状态后，放置1小时，使重力水流下。将100ml该含水的人工土壤粒子混合到50ml 20％聚乙烯混合乳液溶液中。将得到的混合物导入到造粒机并进行团粒化，在100℃干燥24小时，制作人工土壤团粒体。
以下对使用琼脂作为粘合剂的情况下(实施例17)的人工土壤团粒体的制作方法进行说明。将100ml得到的人工土壤粒子混合到50ml 1％琼脂(和光纯药工业株式会社制)的80℃溶解液中，冷却至常温生成凝胶化物。将生成的凝胶化物在设定为50℃的干燥机中干燥24小时，将其块粉碎，将粉碎物通过筛选进行分级，制作人工土壤团粒体。
以下对使用丙烯酰胺作为粘合剂的情况下(实施例18)的人工土壤团粒体的制作方法进行说明。将得到的人工土壤粒子在水中浸渍成为饱和含水状态后，放置1小时，使重力水流下。将100ml该含水人工土壤粒子混合到50ml 10％丙烯酰胺溶液中，在80℃干燥24小时并固化。用研钵将固化并成为块状的人工土壤粒子的块粉碎，将粉碎物通过筛选进行分级，制作人工土壤团粒体。
以下对使用氨基甲酸酯树脂乳液作为粘合剂的情况下(实施例19)的人工土壤团粒体的制作方法进行说明。将得到的人工土壤粒子在水中浸渍成为饱和含水状态后，放置1小时，使重力水流下。将100ml该含水的人工土壤粒子混合到50ml 10％氨基甲酸酯树脂乳液溶液中，在80℃干燥24小时并固化。用研钵将固化并成为块状的人工土壤粒子的块粉碎，将粉碎物通过筛选进行分级，制作人工土壤团粒体。
以下对使用乙基纤维素作为粘合剂的情况下(实施例20)的人工土壤团粒体的制作方法进行说明。将得到的人工土壤粒子在水中浸渍成为饱和含水状态后，放置1小时，使重力水流下。将100ml该含水的人工土壤粒子混合到50ml 10％乙基纤维素溶液中，在80℃干燥24小时并固化。将用研钵固化并成为块状的人工土壤粒子的块粉碎，将粉碎物通过筛选进行分级，制作人工土壤团粒体。
<试验内容>
(1)人工土壤粒子或人工土壤团粒体的尺寸
将人工土壤粒子或人工土壤团粒体通过筛选分级为预先规定的尺寸，对分级后的物质通过使用图像处理的测定法测定尺寸，将其作为样品使用。
用上述的“人工土壤团粒体”的项目中说明的光学显微镜观察及图像处理法测定人工土壤粒子及人工土壤团粒体的尺寸。
(2)阳离子交换容量
用富士平工业株式会社制的通用提取、过滤装置“CEC-10Ver.2”制作人工土壤粒子的提取液，将其作为阳离子交换容量测定用样品。然后，用富士平工业株式会社制的土壤、作物体综合分析装置“SFP-3”，测定人工土壤粒子的阳离子交换容量(CEC)。
(3)阴离子交换容量
在2g人工土壤粒子中添加20mL0.05M硝酸钙溶液，搅拌1小时。室温下将溶液离心分离(10,000rpm)1分钟，将上清液作为测定用样品。关于测定用样品，用紫外可见分光光度计测定410nm波长的吸光度，求出硝酸钙浓度。由求出的硝酸钙浓度与空白的硝酸钙浓度的差，算出单位重量硝酸态氮的吸附量，将其以比重换算，作为单位容积的阴离子交换容量(AEC)。
(4)易效水的体积含水率
通过土壤湿度计测定各样品的pF值，测量从pF值1.7变化到pF值2.3的易效水量。由“人工土壤团粒体的保水性及透气性”的项目中说明的式(1)求出pF1.7-2.3的范围内的体积含水率。
(5)pF值1.5时的气相率
使作为样品的人工土壤团粒体的重量水流下，确认通过pF计(土壤湿度计)示出样品的pF值为1.5后，尽可能维持样品的形状，并采集至100mL样品用圆筒，放置在大起理化工业株式会社制的数字式实容积测定装置“DIK-1150”中测定，将测定值作为pF值1.5时的气相率。
(6)红萝卜的生长性
在上层表面播种红萝卜的种子并进行上面灌水(1次/日)，评价红萝卜的生长性。对于红萝卜的生长性，通过目视进行观察，良好的记为○、不良的记为△、不发芽的记为×。
<试验结果>
如表1-3所示，实施例1-23的人工土壤团粒体因为pF1.7-2.3范围内的体积含水率调整到10-40％的范围，并且pF1.5时的气相率调整到20-80％的范围，所以红萝卜的生长性良好。与此相对，比较例1-6的人工土壤团粒体由于pF1.7-2.3范围内的体积含水率及pF1.5时的气相率中的至少一个脱离上述适当范围，因此红萝卜的生长性不良，特别是，比较例1由于体积含水率及气相率的范围均脱离上述适当范围，因此没有发芽。另外，由于本发明的人工土壤团粒体具备连通孔及一次间隙，因此能够容易地将pF1.7-2.3范围内的体积含水率及pF1.5时的气相率调整到上述范围，另外在品质上也稳定。这样，表示本发明的人工土壤团粒体可以成为体积含水率及气相率以高量级平衡、在植物工厂等中可利用的、附加价值高的制品。
产业上的可利用性
本发明的人工土壤团粒体及人工土壤培养基可用于在植物工厂等中使用的人工土壤，作为其他的用途，也可用于设施园艺用土壤、绿化用土壤、成型土壤、土壤改良剂、室内装饰用土壤等。
附图标记说明
1   人工土壤团粒体
2   一次间隙
10  人工土壤粒子
11    细孔
12    填料
13    连通孔

Claims (8)

1.人工土壤团粒体，其为人工土壤粒子团粒化而成，所述人工土壤粒子由多个具有亚nm级至亚μm级的细孔的填料集合而成，所述填料之间形成亚μm级至亚mm级的连通孔，
所述人工土壤团粒体在pF1.7-2.3的范围内的体积含水率为10-40％，并且，在pF1.5时的气相率为20-80％。
2.权利要求1所述的人工土壤团粒体，其中，在所述人工土壤粒子之间形成μm级至mm级的一次间隙。
3.权利要求2所述的人工土壤团粒体，其中，所述一次间隙的尺寸为5-100μm。
4.权利要求1-3中任一项所述的人工土壤团粒体，其具有0.2-10mm的尺寸。
5.权利要求1-4中任一项所述的人工土壤团粒体，其中，所述人工土壤粒子具有5-1000μm的粒径分布。
6.权利要求1-5中任一项所述的人工土壤团粒体，其给所述细孔提供离子交换能力。
7.权利要求1-6中任一项所述的人工土壤团粒体，其包含保水性材料。
8.人工土壤培养基，其使用权利要求1-7中任一项所述的人工土壤团粒体。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105101780A (zh) * 2013-05-09 2015-11-25 东洋橡胶工业株式会社 人工土壤粒子、及人工土壤粒子的制造方法
CN105254224A (zh) * 2015-09-11 2016-01-20 深圳市铁汉生态环境股份有限公司 一种人造土壤团粒体及其制备方法
CN110122269A (zh) * 2019-06-18 2019-08-16 大连地拓环境科技有限公司 一种高陡边坡喷播用团粒剂及其应用方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014104021A1 (ja) * 2012-12-26 2014-07-03 株式会社栄和プランニング 切り花の保水剤及び保存方法
JPWO2016039249A1 (ja) * 2014-09-08 2017-04-27 東洋ゴム工業株式会社 人工土壌粒子の製造方法、及び人工土壌粒子
JPWO2016056598A1 (ja) * 2014-10-08 2017-04-27 東洋ゴム工業株式会社 人工土壌培地、及び人工土壌培地の製造方法
JP6892420B2 (ja) * 2015-04-03 2021-06-23 日本工営株式会社 土壌侵食防止用土壌散布材および土壌侵食防止用土壌散布材収容物セット
CN104789231A (zh) * 2015-04-16 2015-07-22 青岛农业大学 一种土壤保水组合物
CN115703640B (zh) * 2021-08-13 2024-06-14 同济大学 一种分子筛微球材料、制备方法及一种扬声器
NL2030688B1 (en) * 2022-01-25 2023-01-27 Ministry Of Water Resources Ministry Of Transp National Energy Administration Nanjing Hydraulic Rese An irrigation method for improving soil water holding capacity and reducing co2 emissions

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6295137A (ja) * 1985-10-18 1987-05-01 Nitto Electric Ind Co Ltd 保水材
JPH05176643A (ja) * 1991-12-27 1993-07-20 Shigeru Masuda 植物栽培用培地
JP2002080284A (ja) * 2000-09-06 2002-03-19 Aisin Takaoka Ltd 無機多孔質体
JP2002335747A (ja) * 2001-05-18 2002-11-26 Tetra Co Ltd 緑化用植生基盤材、植生ユニット、及び、これらを用いた特殊空間の緑化方法
CN1409819A (zh) * 1999-12-22 2003-04-09 株式会社荏原制作所 土壤pF值的测定方法,浇水控制方法和浇水控制装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5323892A (en) 1976-08-18 1978-03-04 Sekisui Plastics Manufacture of absorbent mass granules
JPS6295138A (ja) * 1985-10-18 1987-05-01 Nitto Electric Ind Co Ltd 保水材
JP4573924B2 (ja) 1999-05-27 2010-11-04 奥多摩工業株式会社 団粒構造ゼオライト、その製造方法および育苗培土
JP2001161159A (ja) * 1999-12-07 2001-06-19 Tetra Co Ltd 緑化構造物及び構造物の緑化方法
JP4786089B2 (ja) * 2001-09-21 2011-10-05 住友林業株式会社 養液栽培による植物栽培方法
JP4892196B2 (ja) * 2004-04-09 2012-03-07 株式会社大林組 緑化用土壌および緑化用土壌の製造方法ならびに緑化用土壌を用いた緑化方法
US7739833B2 (en) * 2006-02-10 2010-06-22 Ramsey W Gene Foamed vitroeous materials for agricultural applications
JP2008178387A (ja) * 2006-12-26 2008-08-07 Katsuro Matsuda 固形培地耕用の養液栽培装置及び養液栽培方法
DE102008032033A1 (de) * 2008-07-07 2010-01-14 E&W Greenland Gmbh Materialverbund und Formkörper aus Polymermaterial und porösem Träger sowie deren Herstellung und Anwendung
JP5951952B2 (ja) * 2011-10-05 2016-07-13 東洋ゴム工業株式会社 保水性団粒体
CN104394684A (zh) * 2012-06-29 2015-03-04 东洋橡胶工业株式会社 人工土壤及其制造方法
KR20150043477A (ko) * 2012-09-27 2015-04-22 도요 고무 고교 가부시키가이샤 인공 토양 입자, 인공 토양 단립체, 인공 토양 성형체, 및 상기 인공 토양 성형체를 사용한 녹화용 시트, 벽면 녹화 패널, 및 원예용 블록
CN104869804A (zh) * 2013-01-11 2015-08-26 东洋橡胶工业株式会社 人工土壤培养基

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6295137A (ja) * 1985-10-18 1987-05-01 Nitto Electric Ind Co Ltd 保水材
JPH05176643A (ja) * 1991-12-27 1993-07-20 Shigeru Masuda 植物栽培用培地
CN1409819A (zh) * 1999-12-22 2003-04-09 株式会社荏原制作所 土壤pF值的测定方法,浇水控制方法和浇水控制装置
JP2002080284A (ja) * 2000-09-06 2002-03-19 Aisin Takaoka Ltd 無機多孔質体
JP2002335747A (ja) * 2001-05-18 2002-11-26 Tetra Co Ltd 緑化用植生基盤材、植生ユニット、及び、これらを用いた特殊空間の緑化方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105101780A (zh) * 2013-05-09 2015-11-25 东洋橡胶工业株式会社 人工土壤粒子、及人工土壤粒子的制造方法
CN105254224A (zh) * 2015-09-11 2016-01-20 深圳市铁汉生态环境股份有限公司 一种人造土壤团粒体及其制备方法
CN105254224B (zh) * 2015-09-11 2018-08-31 深圳市铁汉生态环境股份有限公司 一种人造土壤团粒体及其制备方法
CN110122269A (zh) * 2019-06-18 2019-08-16 大连地拓环境科技有限公司 一种高陡边坡喷播用团粒剂及其应用方法
CN110122269B (zh) * 2019-06-18 2021-08-24 大连地拓环境科技有限公司 一种高陡边坡喷播用团粒剂及其应用方法

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