JP2005341919A - 植物の育成方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率良く安定的にかつ持続的に植物の育成を促進する技術、更には効率良く安定的に挿し穂からの発根を促進させる挿し木技術を提供する。
【解決手段】 二酸化炭素と液体とを二流体ノズルに供給して、常圧大気中の飽和濃度以上に二酸化炭素を含有した平均粒子径１０μｍ程度の炭酸フォグを生成し、これを間欠的に植物に噴霧する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、植物の育成方法および挿し木方法に関する。植物の育成を促進させる技術であり、農業・林業などの生産物収量を増大させる手段として広く用いることができる。また植物の挿し穂の発根を促進させる技術であり、発根した挿し木苗は植林などの目的で大量に使用される。

本発明者らは既に、二酸化炭素を高濃度に溶解させた炭酸水を植物に与えて植物の育成を促進する技術（特許文献１）、また炭酸水を植林した苗に供給することで環境ストレスの厳しい地域への植林を可能にする技術（特許文献２）、さらには炭酸水、炭酸水素イオン水、炭酸イオン水からなる群より選択される少なくとも一種の溶解水を植物の挿し穂に供給して挿し穂の発根を促進する技術（特許文献３）を開発している。

類似の技術として、植物類生育用二酸化炭素溶液の製造方法及び植物類生育用二酸化炭素溶液の供給装置（特許文献４及び特許文献５）が開発されている。
特開2003-111521 特開2003-325063 特開2003-339227 特許2843772号 特許2843773号

しかし、二酸化炭素は水に溶解した後に極めて緩やかに炭酸（Ｈ_２ＣＯ_３）との平衡状態に達し、炭酸の一部が電離して水素イオン（Ｈ^＋）を生じるため、水素イオン指数（ｐＨ）は二酸化炭素の分圧に応じて低下する。例えば、純水１リットルに二酸化炭素を１気圧での飽和濃度まで溶解させていくと、最大10^−3.91molの水素イオンと0.12mMの重炭酸イオンを含み、そのｐＨは3.91となる。従ってｐＨの低下した炭酸水を植物に与え、葉の表面に炭酸水を付着させて育成した場合、酸性化による障害や植物体からの陽イオン（ＮＨ_４ ^＋ _、Ｋ^＋など）の溶脱が起きるために、従来開発された技術では供給初期には効果が上がるものの、安定的にかつ持続的に植物の育成を促進する技術、さらには効率良く安定的に挿し穂からの発根を促進する技術として最適ではなく、課題を残していた。

また、実際の農業・林業などの生産場面で炭酸水を作り置きしておくことは無駄な点もある。すなわち、先の発明では、25℃において二酸化炭素１気圧下で水１リットルあたりに最大1,491mgの二酸化炭素を溶解させることができ、5℃においては最大2,815mgの二酸化炭素を溶解させることができる。しかし、25℃の大気中の気体分圧（二酸化炭素350ppm、通常の条件で植物が育成される二酸化炭素分圧）では水１リットルあたりに最大0.52mgの二酸化炭素が溶解できるが、これが飽和濃度であるために、作り置きした炭酸水から溶存二酸化炭素がガス化して抜けてしまう点が問題であった。

一方、二酸化炭素を一定空間全体に暴露し、植物に高い濃度の二酸化炭素を与えることにより植物の育成を促進させる技術および挿し木方法（特許文献６）が「ＣＯ_２施肥」として実用化されている。また最近では、森林の一定区画全体にＣＯ_２を暴露するＦＡＣＥ実験（Free Air CO₂Enrichment, 解放形CO₂増加）が行われ、森林の樹木の成長が増大することが知られるようになった。このようなガス環境下で植物を育成すると初期には成長が急激に進むが、温室のような閉鎖環境であってもガスの拡散速度が大きいために、ＣＯ_２を高濃度で付加し続けることの維持費が極めて高く、実用化や研究の継続の障壁となっている。高額な維持費用を削減するために、光合成を行わない夜間はＣＯ_２付加を停止したり、風上からのみＣＯ_２付加したり、施設の密閉度を高めるなどの工夫がなされているのが現状であるが、依然として作用効果を経済的に見合わせて普及させるのが難しい現状である。

さらに、植物の葉に存在するＣＯ_２の通り道である気孔の開く程度は、空気中の相対湿度に影響され、湿度が低い場合気孔が閉じ気味となるために空気中のＣＯ_２濃度を高めるだけでは、必ずしも効果が十分期待できるわけでは無かった。
特開2001-186814

ところで、特許文献１の発明では、加圧状態のＣＯ₂を原水に溶解させた後、直ちにＣＯ₂溶解水を植物体に噴霧するので、上記した作り置きの炭酸水のような問題は生じない。しかし、特許文献１の発明では、噴霧するミストの粒子径が大きいので植物と接触した後、殆どが液滴として落下してしまい十分な効果が得られないという問題点がある。

植物の育成を促進すること、および挿し穂の発根を促進することは、いずれも産業上の利益に直接繋がるので、植物の育成を様々な育成環境の元に高いレベルで安定的にかつ持続的に促進し、さらには挿し穂からの発根を高い効率で安定的に行わせる簡便なＣＯ_２施肥技術の開発が待ち望まれている。特に製紙原料の安定供給と大気中の二酸化炭素の大規模固定化を推進する目的で、大面積に植林されているユーカリ属植物及びアカシア属植物のクローン苗を効率的に生産する方法を提供することが課題となっている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来に比べて安価で効率良く安定的にかつ持続的に植物の育成を促進する技術、さらには効率良く安定的に挿し穂からの発根を促進させる挿し木技術を提供する。

上記の課題を解決するため、本発明に係る植物の育成方法は、二酸化炭素と液体とを二流体ノズルに供給して、常圧大気中の飽和濃度以上に二酸化炭素を含有した平均粒子径２０μｍ以下の炭酸フォグを生成し、これを間欠的に植物に噴霧するようにしている。本発明の適用対象の植物は特に限定されないが、挿し木状態の植物の発根にも効果的に機能する。この意味では、本発明の植物育成方法は、挿し木の発根促進方法と言い替えることもできる。

本発明に係る二流体ノズルは、上記の植物育成方法で使用され、給気ラインから高圧ガスが供給され、給液ラインから液体が供給されるようになっている。また、本発明に係る炭酸フォグの製造装置は、上記の植物育成方法で使用され、二流体ノズルと、前記二流体ノズルに高圧ガスを供給する給気ラインと、前記二流体ノズルに液体を供給する給液ラインとを備えている。

本発明により製造された平均粒子径２０μｍ以下の炭酸フォグは、典型的には、農業用ビニールなどによる閉空間に間欠的に噴霧される。その場合、炭酸フォグが閉空間を浮遊しながら蒸散するまでの期間中、持続的に適度な湿度が与えられると共に、大気中の二酸化炭素濃度を同時に増加させることが可能となり、各植物に最適な湿度と二酸化炭素雰囲気を簡易かつ同時に実現できることになる。また、本発明によって噴霧される炭酸フォグは、その粒子径が細かいので、植物に接触する炭酸水の接触面積が極めて狭く、従来技術における酸性化の障害や陽イオンの溶脱などが殆ど問題にならない。また、葉のぬれが少ないので、葉の表面のクチクラ構造（ワックス層）の破壊を軽減し、病原菌の侵入の問題も起こらない。

本発明の炭酸フォグは、その平均粒子径が２０μｍ以下であるが、好ましくは、１５μｍ以下、更に好ましくは１０μｍ以下の平均粒子径とすべきである。ここで粒子径は、横向きに炭酸フォグを噴霧した状態で、噴出口から２００ｍｍの測定ポイントとし、レーザー光を使用したレーザー法による。なお、シリコンオイルを厚めに塗布したプレートグラス上に霧を受け止め、撮影した写真からサイズごとに粒子数をカウントする液浸法は、本発明の炭酸フォグの粒子径が小さいため使用できない。

上記各発明において、液体とは、典型的には水道水や工業用水などの水を意味するが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、他の成分を含有させた水を使用しても良い。同様に、二酸化炭素は、それ単独で二流体ノズルに供給しても良いし、空気などの他の気体と混合後に二流体ノズルに供給しても良い。二酸化炭素と空気とを予め混合させた高圧ガスを使用する場合には、高圧ガスの圧力を変化させることなく二酸化炭素の混合濃度を増減させることができ、湿度条件とは独立に二酸化炭素濃度を制御できる利点がある。

本発明の二流体ノズルは、水などの液体と二酸化炭素を含む気体とを、高速度で衝突させて霧（フォグ）を生成する装置である。このような二流体ノズルとしては、一般に、ノズル内部で二流体を衝突させる内部混合型と、ノズル外部で二流体を衝突させる外部混合型と、各二流体ノズルで生成された微粒子どうしを更に衝突させる衝突型とがあるが、本発明では、いずれのタイプを使用しても良い。但し、目詰まりを防止する意味では、気体と液体とを別々に噴出された後、ノズルの外部空間で衝突させる外部混合型か衝突型を使用すべきである。

二流体ノズルの動作方式として、気体と液体とをそれぞれ加圧してノズルに供給する加圧方式を採っても良いが、気体の噴出動作に起因して液体が自動的に吸入されるサイフォン式の方が簡易性に優れている。

本発明の植物育成方法および挿し木方法によれば、ＣＯ_２ガスを用いる施設農業・ＦＡＣＥ森林実験と比べて安価にＣＯ_２ガス濃度を高めることができるだけでなくガス濃度や空気中の湿度維持にも優れた効果を発揮する。さらに、従来開示されている二酸化炭素を高濃度に溶解させた炭酸水を植物に与える植物育成方法および挿し木方法と比べて、葉の表面に過剰に炭酸水を付着させないこと、必要量の炭酸水をその場で作り使うことができる。以上のことから従来技術と比較して、安価で安定的にかつ持続的に植物の育成を促進させ、挿し穂の発根を促進させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の炭酸フォグ製造装置ＥＱＵの一例を示す構成図であり、典型的にはビニールハウス内に設置される。二酸化炭素のみを圧力０．４ＭＰａ、流速３０〜４０リットル／分程度で供給して本装置ＥＱＵを運転すると、平均粒子径が７．０〜１４．０μｍ程度の超微細な霧であって、２０００ｍｇ／リットル以上の溶存二酸化炭素濃度を有する炭酸フォグを製造することができる。なお、図１の破線で示す部分は、本発明の植物育成方法の対照実験に使用する部分であり、本発明を実現する部分ではない。

図示の通り、この製造装置ＥＱＵは、圧縮空気を生成するコンプレッサ１と、二酸化炭素を収容するガスボンベ２と、ガスボンベ２から出力される二酸化炭素のガス圧を調整するレギュレータ３と、本装置ＥＱＵの運転状態を制御する制御本体部４と、炭酸フォグを出力する吐出ノズル５と、炭酸フォグ用の水を貯留する液タンク６とで構成されている。

ここで、制御本体部４は、逆止弁７，９と、ニードルバルブ８，１０と、電磁開閉弁１１と、ニードルバルブ８，１０や電磁開閉弁１１の動作を制御するシーケンサ１２とで構成されている。そして、ニードルバルブ８，１０の開度を適宜に調整して、空気と二酸化炭素の混合比を調整するようにしている。但し、二酸化炭素の溶存量を特に調整する必要がない場合には、コンプレッサ１、逆止弁７、及びニードルバルブ８からなる圧縮空気の流通路は不要であり、言い替えると、加圧空気の流通路は、本発明にとって必ずしも必須ではない。

もっとも、圧縮空気の流通路を設けておくと、必要に応じて、ビニールハウス内で適宜な加湿効果を発揮させることが可能となる。このような加湿目的のみで本装置を使用する場合には、ニードルバルブ１０を閉塞する一方でニードルバルブ８を開放するが、この場合には、圧縮空気だけが吐出ノズル５に供給されることになり、二酸化炭素を含まない水フォグを生成することができる。

図２は、吐出ノズル５の一例について、その断面構造を図示したものである。図示の通り、この吐出ノズル５は、略円筒状に形成されたノズル本体部２０と、高圧ガスの通過流路を形成する略リング状の中継部２１と、高圧ガスと液体の流路を形成する基端ノズル部２２と、液体と高圧ガスを噴出させて衝突させる先端ノズル部２３と、ノズル本体部２０に前記の各部２１，２２，２３を締め込んで固定するキャップ部２４とで構成されている。なお、ノズル本体部２０の先端外周に設けられた突起２５，２５（図３（ｂ）参照）が、キャップ部２４の基端内周に設けられた周方向溝２６，２６（図４（ｆ）（ｇ）参照）に収容されることで、キャップ部２４がノズル本体部２０に固定される。

図２のノズル本体部２０は、ステンレス鋼などの金属製か又はプラスチック製であり、図３（ａ）の中央断面図に示すように、高圧ガスのガス導入路３０と、液体の吸入流路３１と、先端側の部材の受入開口部３２とがそれぞれ円柱状に形成されて構成されている。図３（ａ）の右側面図である図３（ｂ）に現れるように、円柱状のガス導入路３０は、円弧状の連絡溝３３を通して、受入開口部３２に連通している。

中継部２１は、ゴム材のように弾性のある材料による円筒状の一体成形品であり、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、中央貫通穴３４と、４箇所の連絡穴３５とが形成されている。組み立て状態の図３（ｅ）に示すように、連絡穴３５は、円弧状の連絡溝３３に連通しており、ガス導入路３０から導入された高圧ガスは、４個の連絡穴３５に導入されることになる。なお、中央貫通穴３４は、ノズル本体部２０の吸入流路３１に連続している。このように、ガス導入路３０と基端ノズル部２２との間には、弾性体である中継部２１が配置され、この中継部２１がキャップ部材２３によって圧縮されるので高い気密性が達成される。

基端ノズル部２２は、図４（ａ）に示す通り、丸棒状の小径部２２ａと、大径部２２ｂと、中径部２２ｃと、円錐部２２ｄと、円柱突出部２２ｅとが一体的に構成されている。小径部２２ａの外径は、中継部２１の中央貫通穴３４の内径に対応しており、大径部２２ｂの外径は、中継部２１の外径に一致している（組み立て状態の図４（ｅ）参照）。

基端ノズル部２２には、小径部２２ａと大径部２２ｂと中径部２２ｃとを貫通して、円柱状の液体通路３６が形成されている。そして、この液体通路３６は、円錐部２２ｄと突出部２２ｅに形成された小径の噴出通路３７に連続している。なお、噴出通路３７の内径は、特に限定されないが、０．３〜０．７ｍｍ程度であって極端に細くないので、目詰まりのおそれが少ない。また、大径部２２ｂと中径部２２ｃとを貫通して、円柱状のガス通路３８が形成されている。図４（ａ）の右側面図である図４（ｂ）に現れるように、ガス通路３８は周方向に均等に３個形成されている。このガス通路３８は、中継部２１の連絡穴３５に連通しており（図４（ｅ）参照）、４個の連絡穴３５を通過した高圧ガスは、更に加圧されて３個のガス通路３８に導入されることになる。

図４（ｃ）に示すように、先端ノズル部２３は、基端ノズル部２２の中径部２２ｃと円錐部２２ｄにほぼ対応した内部構造を有している。より詳細には、先端ノズル部２３は、基端ノズル部２２の大径部２２ｂと同一外径のフランジ部３９と、フランジ部３９に連続する外周部４０と、高圧ガスを中心に向けてぶつけるように噴出させる２つの先端部４１，４１と、中央部４２とが一体化されて構成されている。

中央部４２の外側には、２つの円柱穴４３，４３が形成され、この円柱穴４３は、先端部４１の円錐穴４４，４４に連続している。そして、先端部４１には、各円錐穴４４，４４に連続して、小径の噴出穴４５，４５が形成されている。なお、各噴出穴４５，４５は、先端ノズル部２３及び基端ノズル部２２の中心軸の位置で交差するよう傾斜して形成されている（図４（ｅ）参照）。

中央部４２には、基端ノズル部２２の円錐部２２ｄより緩やかな平滑面を有する円錐テーパ面４２ａが形成されており、その先端中心には、中心穴４６が形成されている。図４（ｅ）に示すように、中心穴４６には、基端ノズル部２２の円柱突出部２２ｅが挿入され、基端ノズル部２２の円錐部２２ｄと中央部４２の円錐テーパ面４２ａとの間には、先端に向けて細くなるガス通路が形成されている。

図１に示す吐出ノズル５は、上記の通り構成されている。そのため、制御本体部４から供給された高圧ガスは、ガス導入路３０、連絡溝３３、連絡穴３５、及びガス通路３８を経て噴出穴４５から噴出されると共に、円柱突出部２２ｅの回りに形成されたガス通路から更に加圧されて噴出される。そのため、円柱突出部２２ｅの先端側は負圧状態となり、液タンク６に貯留されている液体は、サイフォンの原理によって吸引されることになる。吸引された液体は、吸入流路３１、中央貫通穴３４、液体通路３６、噴出通路３７と進行方向に向けて流路が狭くなるので、円柱突出部２２ｅから勢い良く噴出されることになる。

先に説明した通り、ガス通路３８の高圧ガスは、小径噴出穴４５，４５からも噴出している。この二つ噴出穴４５，４５から噴出される高圧ガスの噴出方向は、吐出ノズル５の中心軸上で交差しているが、この中心軸には、高圧ガスに吸入された液体が高圧ガスと共に高速度で噴出している。そのため、交差点Ｏ（図４（ｅ）参照）において液体と気体とが高速度で再び衝突することになり、その結果、液体粒子が平均粒子径７．０〜１４．０μｍ程度まで超微細化され、また、微細な液体とガスの接触によって高濃度のガス溶存濃度を実現することができる。

以上の動作によって、吐出ノズル５から、二酸化炭素の溶存濃度の高い炭酸フォグが噴出されることになる。この炭酸フォグは、その粒子が微細であるため、噴出された後、空気中に滞留している時間が長く、植物に接触している面積が狭い分だけ植物育成に効果的である。

本装置ＥＱＵの効果は、更に以下のように説明することができる。すなわち、植物の育成に必要な炭酸固定（光合成など）の律速段階を支配するのは、植物の葉の細胞間隙の二酸化炭素の濃度である。これを高めるために一番効果のある方策は、植物の葉の周辺の二酸化炭素濃度を高めると同時に気孔が十分に開いているように植物の葉の周辺の湿度を高めることである。本装置ＥＱＵによれば、植物の葉の周辺の二酸化炭素濃度と湿度を同時に簡便に高めることができるだけでなく、安価に高い状態で維持させることができるために、植物の育成促進および挿し穂の発根促進が容易に達成されるものと考えられる。

また、気孔開口部の最大幅は、植物種に特有な性質であるが、常緑性の針葉樹や砂漠の低木を除き１〜１０μｍの範囲にあることが知られているので、その範囲のサイズの炭酸水の水滴から成る炭酸フォグ雰囲気内で植物を育てる本発明によれば、気孔の開口部を通じて直接炭酸水が植物の葉の細胞間隙に入り込むことができるために、植物の育成促進および挿し穂の発根促進が容易に達成されるものと考えられる。

また、植物の育成に必要な炭酸固定（光合成など）は、植物の葉の細胞間隙の二酸化炭素の濃度以外にも葉に含まれる（葉面積あたりの）窒素、リン酸、カリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄その他の微量元素の量にも依存するために、本発明の炭酸フォグを作る際の原水にはそれらを含んでもよい。それぞれの濃度については、育成や挿し木する植物の種類に応じて自在に変えればよい。

本発明の対象とする植物については特に限定はなく、農業、林業、園芸に用いられる一般的な植物の全てが対象となる。その中でも、近年植林が広く行われているユーカリ属植物、アカシア属植物の育成技術および挿し木技術は特に重要である。

ユーカリ属植物としては、製紙原料用樹種（パルプ材）としてユーカリ・カマルドレンシス(Eucalyptus camaldulensis)、ユーカリ・グランディス(E. grandis)、ユーカリ・グロブラス(E. globulus)、ユーカリ・ナイテンス(E. nitens)、ユーカリ・テルティコルニス(E. tereticornis)、ユーカリ・ユーロフィラ(E. urophylla)、ユーカリ・ダニアイ(E. dunnii)等、及びこれらを片親とする交雑種や、これらの亜種・変種、及び造園・緑化・観賞用樹種としてユーカリ・グンニ(E. gunnii)、ユーカリ・ビミナリス(E. viminalis)等が含まれる。またアカシア属植物としては、製紙原料用樹種としてアカシア・アウリカリフォルミス(Acacia auriculiformis)、アカシア・マンギウム(A. mangium)、アカシア・メアランシー(A. mearnsii)、アカシア・クラシカルパ(A. crassicarpa)、アカシア・アウラコカルパ(A. aulacocarpa)等、及びこれらを片親とする交雑種や、これらの亜種・変種、及び造園・緑化・観賞用樹種としてハナアカシア(A. baileyana)、フサアカシア(A. dealbata)等が含まれる。

ところで、以上の説明では、吐出ノズルの外部で液体と気体とを混合させる「外部混合タイプ」について説明したが、特に、この構成に限定されるものではなく、吐出ノズルの内部で液体と気体とを混合させる「内部混合タイプ」を使用しても良い。また、外部混合タイプの吐出ノズルを向かい合わせて、さらに微粒子同士をぶつけある「衝突タイプ」を使用しても良い。何れにしても本発明では、二流体ノズルを用いるので、簡易な構成でありならが高濃度の炭酸フォグを製造することができる。

しかも、本装置ＥＱＵでは、サイフォン方式を採用しており、液体は吸入されて吐出ノズルに供給されるので液ポンプが不要となり、この意味でも簡易性に優れている。但し、特にサイフォン方式に限定される必要はなく、噴霧量を増やしたいような場合には、液ポンプを用いて吐出ノズルに液体を供給しても良い。なお、液タンク６には、原水を貯留しているが、この原水に、窒素、リン酸、カリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄その他の成分を含ませても良いのは上述した通りである。また、必要に応じて、液肥や農薬などを含有させた原水を使用し、この場合には、吐出ノズルに二酸化炭素を供給しないで運転させる動作態様も考えられる。

また、より実用的なシステムとしては、多数の吐出ノズル５・・・５が必要となるが、この場合には、図５に示すように、吐出ノズル５・・・５の数だけ電磁開閉弁１１Ａ・・・１１Ａを設け、これらをシーケンサ１２の制御によって時間順次に動作させるのが効果的である。このような図５の構成によれば、コンプレッサ１やレギュレータ３の能力を高めなくても、多数の吐出ノズル５・・・５を動作させることができる。更にまた、各吐出ノズル５・・・５に設置箇所に近接して、湿度センサや二酸化炭素濃度を計測するガスセンサを配置して、必要な箇所にだけ炭酸フォグを供給するようにすれば更に効果的である。なお、電磁開閉弁１１を閉塞する一方、電磁開閉弁１１’を開放すれば水フォグを製造することができる。この場合も、電磁開閉弁１１Ａ・・・１１Ａを時間順次に動作させれば良い。

以下に本発明の植物の育成方法および挿し木方法について、実施例によりさらに詳細に説明する。
〈実施例１、比較例１〉
農業用ビニールで覆ったビニールドームを設け、その長さ方向両側に図１の炭酸フォグ装置ＥＱＵをそれぞれ設置した。そして、炭酸フォグ製造装置ＥＱＵの破線部を用い、対照実験として空気コンプレッサで0.4Mpaに圧を高めた空気をノズル当り毎分４０リットル（以下、40Lと表記する）の速度で水道水に当てて細霧（フォグ）を作り、５時から17時まで日照時間中に15分間間隔で15秒間、農業用ビニールで覆ったドーム内に噴霧した（比較例１）。この場合、噴霧量は１ノズルあたり40cc／分とした。

一方、前記空気（0.4Mpa：ノズル当り22.5L/分）に炭酸ガスボンベから0.4Mpaの圧で毎分17.5Lの速度で吹き出す二酸化炭素を混合し、毎分80Lの速度で水道水を吸引して炭酸水細霧（炭酸フォグ）を作り、５時から１７時まで日照時間中に１５分間間隔で１５秒間、農業用ビニールで覆ったドーム内に噴霧した（実施例１）。噴霧量は比較例１と同量であり、噴霧された炭酸水を回収して測定した溶存二酸化炭素濃度は700mg/Lであった。なお、レーザー方式で噴出口から２００ｍｍの測定ポイントで測定したところ、炭酸フォグの平均粒子径は１０μｍ程度であった。

実験植物として成長の揃ったユーカリ・グロブラス（E.globulus）の挿し木苗木をそれぞれの実験環境下で４本ずつ65日間育成した。尚、灌水は雨量換算で1mm／日となるように自動灌水で行った。

比較例１及び実施例１で育成した実験植物の苗高を継時的に測定し、実験開始時の苗高、実験開始65日後の苗高および実験開始65日後の苗高を実験開始時の苗高で割った増加率を表１に平均値±標準偏差で示す。また苗高平均値の継時変化をグラフ化したものが図６である。

実施例１では炭酸フォグにより、比較例１と比べて実験開始後徐々に成長促進効果が現れて、実験開始65日後には苗高およびその増加率で統計的に有意な差が現れた。
〈実施例２、比較例２〉
次に、実施例１および比較例１と同一の実験環境下で、実験植物としてユーカリ・グロブラス（E.globulus）を用い、挿し木をそれぞれの実験環境下で、６本ずつ12反復で行った。挿しつけ２ヶ月後に掘り取り、発根しているもの、カルスができているもの、腐敗しているものを計数した。結果を表２に示す。

実施例２では炭酸フォグにより、比較例２と比べて発根促進効果が現れて、発根の本数が増加し腐敗の本数が減少して、統計的に有意な差が現れた。
〈実施例３、比較例３〉
比較テスト用として、温室内に、それぞれ農業用ビニールで覆った第一と第二のビニールドームを設置した。そして、対照実験として、第一ビニールドーム内に、特許文献１の図１に記載の植物育成用の装置によって得られた高濃度の炭酸水（2,000mg/L）を、0.2Mpaの圧力でミストノズルから30分間間隔で10秒間噴霧した（炭酸ミスト；比較例３）。噴霧された噴出口付近の炭酸水を回収して濃度を測定したところ、980mg/Lであった。

また、噴霧直後の第一ビニールドーム内の二酸化炭素濃度を測定した結果は、420ppmであった。この時、温室内の二酸化炭素濃度も同じく420ppmであり、第一ビニールドーム内の二酸化炭素濃度の上昇は認められなかった。第一ビニールドーム内の湿度は、噴霧直後は90%以上となったが、噴霧６分後には温室内の湿度（70%）と平衡に達した。

一方、本発明の図１の炭酸フォグ製造装置EQUを用い、炭酸ガスボンベから0.4Mpaの圧でノズル当り毎分30Lの速度で二酸化炭素を噴出させ、水道水を吸引させて炭酸フォグを作り、10分間隔で10秒間、温室内に設置した第二ビニールドーム内に噴霧した（実施例３）。噴霧された噴出口付近の炭酸水を回収して濃度を測定したところ、2,000mg/Lであった。

また、噴霧直後の第二ビニールドーム内の二酸化炭素濃度を継時的に測定した結果は図７に示す通りである。炭酸フォグ噴霧後、ドーム内の二酸化炭素濃度が急激に上昇するがこれは水に溶けきらない二酸化炭素がそのまま噴出したためと思われる。その後、炭酸フォグはドーム内を浮遊するために、噴霧後２分間は二酸化炭素濃度を1,000ppm以上に保つことができた。噴霧６分後（300秒）でもドーム内の二酸化炭素は500ppm程度であった。温室内の二酸化炭素濃度は420ppmであったため、第二ビニールドーム内の二酸化炭素濃度の上昇を保持していることが認められた。湿度は、噴霧直後は90%以上となり、噴霧６分後にも80%以上であり、温室内の湿度（70%）より高いまま保持された。

第一と第二のビニールドームについて、上記の動作を５時から１７時まで２ケ月間毎日繰り返したところ、炭酸ミスト（比較例３）でのユーカリ・グロブラスの発根率２０％に対し、炭酸フォグ（実施例３）での発根率が５０％に向上した。なお、比較例３の噴霧間隔（30分）は、実施例３の噴霧間隔(10分）よりかなり長いが、これは、上記の噴霧間隔が、比較例にとっての最適値であることを過去の実験から確認しているためである。

本発明は、農業・林業・園芸全般に対しても広く適用することができ、穀類・野菜類などの農作物、花卉類、果樹、植林・緑化用樹木などの収量増加、品質向上、挿し木による大量クローン増殖などに優れた効果を発揮する。

炭酸フォグ製造装置の概略構成を示す構成図である。 吐出ノズルの断面構成を図示したものである。 ノズル本体部の中央断面図（ａ）、ノズル本体部の右側面図（ｂ）、中継部の中央断面図（ｃ）、中継部の右側面図（ｄ）、ノズル本体部と中継部の組立て状態の中央断面図である。 基端ノズル部の中央断面図（ａ）、基端ノズル部の右側面図（ｂ）、先端ノズル部の中央断面図（ｃ）、先端ノズル部の右側面図（ｄ）、吐出ノズルの中央断面図（ｅ）、キャップ部の中央断面図（ｆ）、キャップ部の右側面図（ｇ）である。 実用性を高めた炭酸フォグ製造装置の概略構成を示す構成図である。 炭酸フォグによる成長促進効果を示す図面である。 炭酸フォグによる二酸化炭素濃度の上昇を示す図面である。

符号の説明

５ 二流体ノズル（吐出ノズル）
ＥＱＵ 炭酸フォグ製造装置

Claims (6)

1. 二酸化炭素と液体とを二流体ノズルに供給して、常圧大気中の飽和濃度以上に二酸化炭素を含有した平均粒子径２０μｍ以下の炭酸フォグを生成し、これを間欠的に植物に噴霧するようにした植物の育成方法。
2. 前記植物は、挿し木状態の植物である請求項１に記載の植物の育成方法。
3. 二酸化炭素と液体とは、高速度で前記ノズルから別々に噴出された後、前記ノズルの外部空間で衝突させて前記炭酸フォグを生成するようにしている請求項1又は２に記載の植物の育成方法。
4. 前記二酸化炭素を前記ノズルから噴出させることに起因して、前記液体が前記ノズルに自動的に吸引されている請求項１〜３の何れかに記載の育成方法。
5. 請求項１〜３の何れかに記載の育成方法で使用され、
   給気ラインから高圧ガスが供給され、給液ラインから液体が供給されるようになっている二流体ノズル。
6. 請求項１〜３の何れかに記載の育成方法に使用され、
   二流体ノズルと、前記二流体ノズルに高圧ガスを供給する給気ラインと、前記二流体ノズルに液体を供給する給液ラインとを備える炭酸フォグの製造装置。