JP2002522050A - ミネラルウール植物基材 - Google Patents

ミネラルウール植物基材

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JP2002522050A JP2000564433A JP2000564433A JP2002522050A JP 2002522050 A JP2002522050 A JP 2002522050A JP 2000564433 A JP2000564433 A JP 2000564433A JP 2000564433 A JP2000564433 A JP 2000564433A JP 2002522050 A JP2002522050 A JP 2002522050A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、ミネラルウールの凝集性マトリックス、ならびに、約１５、好ましくは３０、最も好ましくは４０ｍ当量／１００ｇ乾燥重量またはそれ以上の可変性および／または固定のイオン交換能力を有する、２０容量％までのイオン交換物質を含有するミネラルウール植物基材に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 (技術分野) 本発明は、ミネラルウール植物基材に関するものであり、より具体的には、ミ
ネラルウール基材の性質を改善して作物保護を実現するためおよび／または栽培
サイクル中に栽培者によって適用される添加物(例えば、栄養物質、農薬、水な
ど)に対する植物効果を改善するための外来物質を含有するミネラルウール植物
基材に関するものである。
【０００２】 (背景技術) 植物成長のためのミネラルウール植物基材は、当分野でよく知られており、ミ
ネラルウールの凝集性マトリックスからなる。この凝集性マトリックスは、硬化
後にミネラルウール繊維が互いに対して実質的に動かなくなるように硬化性バイ
ンダーを供したミネラルウール繊維の層を集めることによって形成される。水の
早い取込みに必要なときには、このミネラルウールの凝集性マトリックスに湿潤
剤を供することもできる。
【０００３】 ミネラルウールとは、ガラスウール、ストーンウール、ロックウール、人工の
ガラス様繊維、スラグウールおよび／またはこれらの混合物であると解される。
【０００４】 これら繊維は、１〜１０μｍの間で変化する平均直径を有することができる。
ロックウールについては、繊維直径は平均して約４μｍである。
【０００５】 ミネラルウールの凝集性マトリックスの密度は、１０〜２００ｋｇ／ｍ３、通
常は４０〜８０ｋｇ／ｍ３の範囲内であることができる。
【０００６】 このようなミネラルウールの凝集性マトリックスは、使用した無機出発物質に
より固有の形状保持特性を持つ。さらに、これらミネラルウール植物基材の水保
持能力を、極めて十分に制御することができ、予測することができる。
【０００７】 ある時期およびある成長段階における植物の要求を考慮したときに、上記のよ
うなミネラルウール植物基材を利用する栽培者が、ミネラルウール基材に添加物
(例えば、栄養物質溶液)を過剰投与または不足投与することによって、不注意に
植物にストレスをかけ、さらに植物を損傷することもあることが問題である。
【０００８】 本発明の目的は、この問題の解決を目的として、改善されたミネラルウール植
物基材を提供することである。
【０００９】 (発明の開示) 本発明の第１の態様によれば、請求項１に記載のミネラルウール植物基材が提
供される。
【００１０】 土壌において、植物は、土壌水中の利用可能な化合物から、必要な化合物(例
えば、必須の栄養物質)を抽出する。土壌水中の化合物の量が、植物の必要量よ
りも過剰であるかまたは不足であるときには、これら化合物は、それぞれ、荷電
した土壌粒子上に貯蔵されるかまたは放出される。これは、イオン交換能力(Ｉ
ＥＣ)として定量することができる。これら土壌粒子は、固定および／または可
変性のＩＥＣを有することができる(可変性とは、ＩＥＣの量が他のパラメータ
ー、例えばpＨ、水含量および構造に依存することを意味する)。
【００１１】 放出および貯蔵の機構は、土壌粒子と土壌水溶液の間の、および／または土壌
粒子と土壌空気溶液の間の化合物の化学平衡に基づいている。
【００１２】 土壌におけるこのＩＥＣならびに化合物の放出および貯蔵の機構は、イオンに
対して働くだけでなく、電気的に中性であるがその化学構造のゆえに強い正およ
び負の双極子電荷を含む化合物(その例は、炭素酸やアルコールなどの有機化合
物および水である)にも当てはまる。
【００１３】 しかし、このＩＥＣならびに化合物の貯蔵および交換のための機構は、ミネラ
ルウール植物基材には欠けている。従って、栽培者が、例えば栄養物質や農薬を
ミネラルウール基材に過剰または不足投与したときには、これが植物に対して重
大な負の効果(例えば、ストレス、損傷など)を有することがあり、質的および量
的の両面で最適とは言えない成長反応を与えることになる。このようにして誘導
される植物ストレスは、植物の病気を誘導する結果になることもある。
【００１４】 本発明者らは、固定および／または可変性のＩＥＣを有するイオン交換物質を
ミネラルウール植物基材に添加することによって、重要化合物がその中で緩衝化
されることを示した。このことは、栽培者が過剰量または不足量の化合物を植物
基材に添加したときに、これによる負の効果から植物が大きく妨げられることを
意味する。
【００１５】 (発明を実施するための最良の形態) イオン交換物質は、好ましくは土壌無機物からなるカチオン交換物質であり、
最も好ましくは膨潤および収縮の点で非クレー様の挙動を示すカチオン交換物質
である。
【００１６】 微生物が、植物の成長に極めて重要になりうる。一方において、このような生
物は、植物保護の役割を果たし、例えば、病原体および／または捕食動物[例え
ば、フィチウム(phythium)および原生動物]によって誘導される植物の病気の発
生が、最適化された栽培条件(例えば、十分な栄養物質)ならびにこれら病原体お
よび捕食動物の拮抗体(即ち、微生物)の出現の両方によって妨げられ、他方にお
いて、微生物(例えば、菌根)が植物と共生して生存することができ、このように
して改善された植物成長を誘導することができる。
【００１７】 微生物の良好な生息環境は、６μｍまたはそれ未満の平均サイズを有する孔を
含む材料において利用可能になる。極めて良好な条件は、孔が微生物のサイズの
３倍よりも小さく、かつ、その微生物よりも大きいときに得られる。クレー(例
えば、ベントナイト)が、＜６μｍの平均孔サイズを有する材料の例である。ク
レーの多孔度および平均孔サイズは、静的ではなく、クレーの膨潤および収縮挙
動によって大きく変動し、これは、特にpＨレベル、ＥＣレベルおよび水含量に
よって影響を受ける。
【００１８】 植物病原体および捕食動物は、既知の拮抗体および植物有益微生物よりもサイ
ズが大きい。従って、後者が比較的小さい孔サイズからの利益を受ける可能性が
高い。
【００１９】 １０〜２００ｋｇ／ｍ３の密度を有するミネラルウール植物基材においては、
平均孔サイズが１０μｍよりも大きい可能性が非常に高い。ミネラルウール植物
基材は、安定な構造および多孔度を持ち、膨潤および収縮挙動に対して実質的に
感受性ではない。
【００２０】 微生物学的な生息環境として、特に植物保護性微生物のための生息環境として
、ミネラルウール植物基材を改善するために、イオン交換物質は、好ましくは、
約７２ｋｇ／ｍ３のミネラルウール基材(これは、ほぼ２５μｍの平均孔サイズ
を有する)よりも小さい平均孔サイズを持ち、また好ましくは、クレーよりも少
ない膨潤および収縮を示し、最も好ましくは、＜６μｍの平均孔サイズを持つ。
【００２１】 最も好ましくは、このイオン交換物質はゼオライトからなる。ゼオライトは安
定なかご様の構造を持つので、これらは、微生物のための理想的かつ安定な生息
環境を供する。
【００２２】 本基材は、ピート、ココナツ、ミズゴケまたはいくつかの種類の堆肥などの有
機物質をさらに含有することができる。好ましくは、これは１０〜７０％の腐植
化度を持ち、より好ましくは、１０〜６０％の腐植酸および／または窒素化合物
(例えば、タンパク質、アミノ酸およびアミド)を含有し、最も好ましくは、天然
供給源からのものである。これらは、ミネラルウールの２０容量％まで、好まし
くは１０容量％までを置換することができる。
【００２３】 適当な有機物質は国際特許出願公開ＷＯ９６／３３６０２に記載されており、
この文献は本明細書の一部を構成する。
【００２４】 栽培中のpＨ制御が、良好な成長反応のために必要になることが多い。しかし
、ミネラルウール植物基材を用いるときには、良好なpＨ制御は達成するのが困
難である。栄養物質溶液に由来するpＨ(植物成長に必要なpＨに基づく)は、ミネ
ラルウール基材において実測されるpＨとは異なっていることが多い。これはい
くつかの理由による。
【００２５】 第１に、ミネラルウール植物基材は、化学的には塩基性の挙動を示し、従って
基材中のpＨは高くなる。
【００２６】 第２に、植物は、その周囲から有機物質を押出し、これがpＨに影響を与える
ことができる。
【００２７】 栄養物質イオンの取込みは、植物の根によるＨ＋およびＯＨ−の排除を導き、
これもpＨに影響を与えることができる。さらに、植物の状態(即ち、ストレスの
誘導などの考慮因子)も、押出し物の排除および栄養物質取込みの量および種類
に影響を与えることができる。
【００２８】 有機物質は、Ｈ＋イオンの緩衝化(ＮＨ２基の吸着および脱着による)ならびに
ＯＨ−イオンの緩衝化(フルボ酸および腐植酸などの炭素酸様の基による)に優れ
ている。
【００２９】 また、有機物質は生分解に対して感受性であり、この生分解は、有効なpＨ緩
衝化基の構造、量および機能に影響を与え、従って有機物質のpＨ緩衝化能力に
影響を与える。有機物質の腐植化度は、可能な分解の程度および量の指標である
。低い腐植化度を有する物質は、高い腐植化度を有する物質よりも分解される可
能性が高い。しかし、生分解性の有機物質を使用することによって、ミネラルウ
ール植物基材は、有機物質に関係したさらに有利な性質(即ち、炭素供給源の提
供)を与える。さらに、有機物質の分解によって、植物成長に有益である腐植酸
やビタミンなどの植物刺激化合物が放出される。また、栄養物質溶液中にわずか
の不溶性の微量元素を維持するキレート形成化合物も放出される。有機物質は、
良好なpＨ緩衝化および分解に対する正の効果を与えるために、１０〜７０％の
間で変化する腐植化度を有する。
【００３０】 比較的中間的な固定されたＩＥＣおよび／またはpＦ０.５〜２の間の比較的高
い水の利用可能量を有する改善された水緩衝化能力を、ミネラルウール植物基材
に付与することが所望であるときには、ミネラルウールを無機物質(例えば、天
然クレー)によって部分的に置換するのが有用である。このクレーは、ミネラル
ウールの２０容量％までを置換することができる。
【００３１】 有機物質の置換のためのクレーは、好ましくは２０μｍ以下の粒子サイズを有
する親水性粒子を含む土壌物質からなっていてよい。このような粒子は、例えば
、侵食された無機物の群、例えばクレー、クレーとシルトおよび砂との混合物(
少なくとも２０％のスラッジとして除去しうるクレー分画を有する)、さらにベ
ントナイト、カオリンなどの群に属する。特に適するのは、種々の天然型のクレ
ーまたはその混合物である[例えば、ヤングシークレー(young sea clay)]。その
例は、０〜１００％、好ましくは１０〜５０％の粒子が、好ましくは２０μｍよ
りも小さいサイズを有するクレーである。
【００３２】 クレーの使用は、有機物質をペレットの形態でマトリックス中に含有させたと
きに、別の利点を与える。この状況においては、クレーは、ペレットの圧縮性を
低下させるための物質として、および潤滑剤として機能する。
【００３３】 クレーと有機物質の組合せは、いわゆるクレー-腐植物の複合体を形成し、こ
れが、改善された物理構造(即ち、多孔度の増加、孔サイズの増加、従って、よ
り乾燥したより曝気された構造)を導くことができる。
【００３４】 即ち、クレーの量によって、使用した有機物質の生分解特性を変えることがで
きる。例えば、ペレットにクレーを加えることによって、通常は生分解性である
ピートを実質的に非生分解性にすることができる。
【００３５】 このようにして、クレーは、無機物質の生分解を抑制または遅延させることが
できる。このペレットは、約０.１〜２０ｍｍの(粒子)サイズを有することがで
きる。
【００３６】 クレーおよびピートの存在により、ミネラルウールマトリックス中に存在する
水中の胞子成分の濃度を制御することができる(クレーおよび／または有機物質
中に一時的に貯蔵されたカチオンの遅延した放出による)。
【００３７】 (実施例) 以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。 実施例１ フェノール-ホルムアルデヒドをベースとする結合剤および湿潤剤が適用され
たミネラルウールの凝集性マトリックスからなる成長ブロック(１０×１０×６.
５ｃｍ)の形態を有する凝集性成長基材を調製した。硬化オーブンに通す前に、
１０重量％の量のゼオライト(粒子サイズは２〜６ｍｍであり、８０ｍ当量／１
００ｇ乾燥物質のカチオン交換能力を有する)をマトリックスに添加した。この
凝集性成長基材の密度は、８０ｋｇ／ｍ３であった。容量に基づく凝集性成長基
材のＣＥＣは、３〜６ｍモル／Ｌ(リットル)基材のＣＥＣであった。この緩衝能
力は、最適適用された栄養物質溶液の１２〜２５％であった。
【００３８】 実施例２ フランをベースとする結合剤が適用されたミネラルウールの凝集性マトリック
スからなる成長ブロック(１０×１０×６.５ｃｍ)の形態を有する凝集性成長基
材を調製した(国際特許出願公開ＷＯ９７／０７６６４に記載されている結合剤
は、本明細書の一部を構成する)。
【００３９】 硬化オーブンに通す前に、５０％ゼオライトと５０％クレーの等量混合物(こ
れらは、一緒になって１０重量％の量を構成する)をマトリックスに添加した。
この凝集性成長基材の密度は、８０ｋｇ／ｍ３であった。
【００４０】 ゼオライトのＣＥＣは８０ｍ当量／１００ｇ乾燥物質であり、粒子サイズは２
〜６ｍｍであり、平均孔サイズは＜１０μｍであった。
【００４１】 クレーのＣＥＣは２０ｍ当量／１００ｇ乾燥物質であり、粒子サイズは２〜６
ｍｍであり、平均孔サイズは５〜１２μｍであった。
【００４２】 ミネラルウールマトリックスの平均孔サイズは１５〜３０μｍであった。
【００４３】 基材の容量に基づく凝集性成長基材のＣＥＣは、２〜４ｍモル／Ｌ基材の全Ｃ
ＥＣに寄与した。この緩衝能力は、最適適用された栄養物質溶液の８〜１６％で
あった。
【００４４】 凝集性基材の容量に基づいて、基材の全容量の１％未満が、１２μｍ未満の平
均孔サイズを有していた。
【００４５】 本発明者らは、唯一の環境学的適所を示す、イオン交換物質の添加のない生成
物と比較して、異なるサイズの微生物に対して２つの異なる環境学的適所を確立
するのに十分であることを示した。
【００４６】 クレーの添加した量は、pＦ範囲０.５〜１.５において１〜２容量％の水の割
増絶対量に寄与した。このpＦ範囲において利用可能な水の相対的な割増量は、p
Ｆ０.５に対する２％からpＦ１.３に対する１４％まで増加した。クレーにおけ
る１.５％の割増の利用可能量は、pＦ１〜１.３の間の水処方を適用したときに
、成長の最初の３０日間において、３〜４％のキュウリの改善された成長反応を
誘導することが研究により示された。
【００４７】 実施例３ フェノール-ホルムアルデヒドをベースとする結合剤および湿潤剤が適用され
たミネラルウールの凝集性マトリックスからなる成長スラブ(１００×１５×７.
５ｃｍ)の形態を有する凝集性成長基材を調製した。硬化オーブンに通す前に、
９０％ゼオライトと１０％有機物質の混合物(これらは、一緒になって１２重量
％を構成する)をマトリックスに添加した。この凝集性成長基材の密度は、５７
ｋｇ／ｍ３であった。
【００４８】 ゼオライトのＣＥＣは８０ｍ当量／１００ｇ乾燥物質であり、粒子サイズは２
〜６ｍｍであり、平均孔サイズは＜１０μｍであった。
【００４９】 有機物質は、１０％以上の腐植酸を含んでいた。
【００５０】 ミネラルウールマトリックスの平均孔サイズは２０〜３５μｍであった。
【００５１】 基材の容量に基づく凝集性成長基材のＣＥＣは、２〜４.５ｍモル／Ｌ基材の
全ＣＥＣに寄与した。この緩衝能力は、最適適用された栄養物質溶液の８〜１６
％であった。
【００５２】 凝集性基材の容量に基づいて、基材の全容量の０.５％未満が、１０μｍ未満
の平均孔サイズを有していた。このことは、唯一の環境学的適所を示すイオン交
換物質の添加のない生成物と比較して、異なるサイズの微生物に対して２つの異
なる環境学的適所を確立するのに十分であることが、研究により示された。
【００５３】 実施例４ フランをベースとする結合剤が適用された凝集性マトリックスからなる成長ブ
ロック(１０×１０×６.５ｃｍ)の形態を有する凝集性成長基材を調製した。
【００５４】 硬化オーブンに通す前に、天然ゼオライトであるクリノプチロライト(Clinopt
ilolite)[米国の「Zeopro」社から市販されている；８５ｍ当量／１００ｇ乾燥
物質のＣＥＣ(カチオン交換能力)を有する]を、５重量％の量で、マトリックス
に添加した。この凝集性成長基材の密度は、８０ｋｇ／ｍ３であった。容量に基
づく凝集性成長基材のＣＥＣは、４ｍモル／Ｌ基材のＣＥＣであった。この緩衝
能力は、最適適用された栄養物質溶液の１７〜１８％であった。
【００５５】 本発明は上記の説明に限定されるものではない。請求される権利は、特許請求
の範囲によって定められるべきである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年１０月１９日（２０００．１０．１９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2B022 BA02 BA03 BA06 BA14 BA16

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ミネラルウールの凝集性マトリックス、ならびに、約１５、
    好ましくは３０、最も好ましくは４０ｍ当量／１００ｇ乾燥重量またはそれ以上
    の可変性および／または固定のイオン交換能力を有する、２０容量％までのイオ
    ン交換物質を含有するミネラルウール植物基材。
  2. 【請求項２】 イオン交換物質がカチオン交換物質である請求項１に記載の
    基材。
  3. 【請求項３】 イオン交換物質が土壌無機物からなる請求項１または２に記
    載の基材。
  4. 【請求項４】 イオン交換物質が、膨潤および収縮に関して非クレー様の挙
    動を有し、好ましくは、安定なゼオライトのかご様の構造を有する請求項１〜３
    のいずれかに記載の基材。
  5. 【請求項５】 イオン交換物質が、約７２ｋｇ／ｍ３未満の密度を有するミ
    ネラルウールの平均孔サイズよりも小さい平均孔サイズを有する請求項１〜４の
    いずれかに記載の基材。
  6. 【請求項６】 イオン交換物質がゼオライトからなる請求項１〜５のいずれ
    かに記載の基材。
  7. 【請求項７】 ミネラルウールの２０容量％まで、好ましくは１０容量％ま
    でを置換する、有機物質、好ましくはミズゴケ、ピートをさらに含有する請求項
    １〜６のいずれかに記載の基材。
  8. 【請求項８】 ミネラルウールの約２０容量％までを置換するクレーをさら
    に含有する請求項１〜７のいずれかに記載の基材。
  9. 【請求項９】 成長ブロックとして使用するための請求項１〜８のいずれか
    に記載の基材。
  10. 【請求項１０】 成長マットとして使用するための請求項１〜８のいずれか
    に記載の基材。
  11. 【請求項１１】 ミネラルウールの凝集性マトリックス、ミネラルウールの
    ２０容量％まで、好ましくは１０容量％までを置換する、予め決めた量のクレー
    および予め決めた量の有機物質、好ましくはミズゴケ、ピートを含有する基材。
JP2000564433A 1998-08-14 1999-08-06 ミネラルウール植物基材 Pending JP2002522050A (ja)

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