JP2009207471A

JP2009207471A - 教材用の植物生長観察システムおよびその教材

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Publication number: JP2009207471A
Application number: JP2008088425A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Fukui; 良一福井; Satoshi Kuriyama; 栗山　　智
Original assignee: International Enterprises Japan Inc
Current assignee: International Enterprises Japan Inc
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2028-02-29
Also published as: JP5205627B2

Abstract

【課題】植物の根の伸張状況を観察することができる教材用のシステムおよびその教材を提供する。
【解決手段】
下記吸水性樹脂粉末と水からなる水系ゲルを育苗ポット内に入れるステップ、該水系ゲルに植物の種子もしくは球根もしくは苗を入れるステップ、および該水系ゲル内で植物が発芽し生長するに伴うゲル内の植物の根の伸張状況を観察するステップからなる教材用の植物生長観察システム；およびさらに前記発芽し生長する植物をさらに用土の入った植物栽培容器に移植するステップ、および該植物がさらに生長するに伴う茎葉の生長状況を観察するステップからの教材用の植物生長観察システムである。
吸水性樹脂：吸水性樹脂１重量部を２５℃のイオン交換水１００重量部に吸水させた時の吸水体の電気伝導率が０〜２．０ｍＳ／ｃｍであり、且つ２５℃のイオン交換水の吸水倍率が８０〜１０００倍である。
【選択図】なし

Description

本発明は、教材用の植物生長観察システムおよびその教材に関する。さらに詳しくは植物の発芽生長する根を観察することができる教材用の植物生長観察システムおよびその教材に関する．

従来、学校や保育園などで植物の生長を観察する教材用のシステムとしては、植木鉢などの栽培容器に用土をいれ、その中で播種し発芽、生長させ、苗を移植して植物の生長を観察する方法がとられている。このような教材としては折りたたみ式の育苗ポットや茎や蔓のからみをよくする植木鉢が提供されている（たとえば、特許文献１，２）。
特開平１１−２３９４２１号公報特開２００２−２２３６４２号公報

しかしながら、これらの教材を用いても用士を用いているため、土の中が全く見えず根の伸張状況を観察することはできなかった。

本発明の目的は、植物の根の伸張状況を観察することができる教材用の植物生長観察システムおよびその教材を提供することである。

本発明者は、上記の課題に鑑み、鋭意研究の結果、植物の発芽生長に必要な用土を用いず特定の吸水性樹脂を用いて発芽生長させれば、植物の根の伸張状況が観察できることに着目し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、下記吸水性樹脂粉末と水からなる水系ゲルを育苗ポット内に入れるステップ、該水系ゲルに植物の種または球根を入れるステップ、および該水系ゲル内で植物が発芽生長するに伴うゲル内の植物の根の伸張状況を観察するステップからなることを特徴とする教材用の植物生長観察システムである。
吸水性樹脂：吸水性樹脂１重量部を２５℃のイオン交換水１００重量部に吸水させた時の吸水体の電気伝導率が０〜２．０ｍＳ／ｃｍであり、且つ２５℃のイオン交換水の吸水倍率が８０〜１０００倍である。

さらに、前記発芽し生長する植物をさらに用土の入った植物栽培容器に移植するステップ、および該植物がさらに生長するに伴う茎葉の生長状況を観察するステップからなることを特徴とする。
さらに前記育苗ポットの容器が透明であり、ゲル内の植物の根の伸張状況を容器の側面から観察することを特徴とする。
さらに水系ゲルが肥料、植物生長ホルモン、抗菌剤、微量要素および防カビ剤からなる薬液から選ばれる１種以上の成分を含有することを特徴とする。
また、前記の教材用の植物生長観察システムに用いる、育苗ポット、下記吸水性樹脂粉末、および植物の種子もしくは球根もしくは苗をセットとする教材である。
さらに植物栽培容器、および用土を加えて一つのセットとすることを特徴とする。

本発明の教材用の植物生長観察システムおよびそれに用いる教材は下記の効果を奏する。
１．本発明の吸水性樹脂は植物の生育を阻害することがなく、植物に対して充分な水を供給することができるので、用土の代わりに該吸水性樹脂の水系ゲルを用いれば植物の生長の培地として好適である。また吸水性樹脂の水系ゲルは透明感を持たせることができるので、植物の根の伸張状況を上から観察することができる。また育苗ポットの容器が透明であれば、容器の側面からでも植物の根の伸張状況を観察することができる。今まで根の伸張状況は水耕栽培や水中に茎などを入れて見ることはできたが、ほんの一部の植物にしか適用できなかったし、教材としてはほとんど用いられていなかった。本発明のシステムはほとんどすべての植物に適用でき、植物生長観察用の教材として画期的なシステムである。生徒の植物への興味または自然科学への興味を大いに引くことができるという顕著な効果を奏する。
２．育苗ポットから別の栽培容器に生長した植物を移植する際にしても、水系ゲルが根に付着しても、植物の生長が阻害されることがない。
３．育苗ポットには土を入れる必要がなく、教材として準備するのに軽量化、効率化ができる。
４．また、播種して発芽する確率は用土の場合よりも高くなるので、教材用に準備する種の数も減らすことができ植物の種のコストが少なくてすむ。

以下、本発明の実施の形態につき説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

下記吸水性樹脂粉末と水からなる水系ゲルを育苗ポット内に保持するステップについては、吸水性樹脂粉末と水からなる水系ゲルを作成してから育苗ポットに入れてもよいが、育苗ポット内で水系ゲルを作成してもよい。また、最初に少量の水系ゲルを作成しそれを育苗ポットに入れさらに水を入れて水系ゲルとしてもよい。簡便性、保形性の面から後者の二つが好ましい。水系ゲルは水と吸水性樹脂を攪拌混合していけば得られる。吸水性樹脂に水を加えながら攪拌して混合していってもよいが、水を攪拌しながら吸水性樹脂を投入していくのがより透明感のある水系ゲルが得られやすい。水系ゲル内での気泡の存在をできるだけ少なくすると透明感が増すので、後者の方が好ましい。膨潤した吸水性樹脂同士の接触度が高くなるほど透明感が高くなると推定される。透明度は好ましくは光線透過率２０％以上、より好ましくは５０％以上、特に好ましくは８０％以上である。光線透過率は可視光の透過率の測定装置で測定できる。

吸水性樹脂と水の割合は、吸水性樹脂の吸水倍率、植物の種類により異なるが、重量比で好ましくは１：１０〜１：１０００であり、より好ましくは１：２０〜１：５００である。
水系ゲルは土の場合のように毎日給水する必要はないが、植物が大きくなるに従って水分が減少するので、その場合には給水するのが好ましい。

水系ゲルに種子を入れた場合には、１週間〜数週間で発芽するが、土に播種した場合に比較して、後述するように発芽率が高くなる傾向がある。水系ゲルが植物の生長を阻害せずに必要な水を補給するからであり、発芽する場合にも同様であり、土の場合より水の補給が十分となるからと推定される。

次のステップは、上記のようにして得られた水系ゲルの表面または水系ゲル内に種子もしくは球根もしくは苗を入れるステップである。入れる深さは植物の種類により異なり適宜選択すればよい。このようにして室内または室外において１週間〜数週間たてば種子は発芽し、球根は根が出、苗は生長が始まる。本発明で用いる吸水性樹脂は植物の生長を阻害しないので、生長することができる。

さらに次のステップは、該水系ゲル内で植物が発芽し生長するに伴うゲル内の植物の根の伸張状況を観察するステップである。茎葉の生長を観察できるのはもちろんのこと、水系ゲルは透明感があるようにできるので、育苗ポットの上から根の伸張状況を観察することができる。育苗ポットの容器に透明感があれば、育苗ポットの側面からも根の伸張状況が観察できる。

本発明に用いられる吸水性樹脂は、根の生長を阻害しない吸水性樹脂であり、吸水性樹脂１重量部を２５℃のイオン交換水１００重量部に吸水させた時の吸水体の電気伝導率が０〜２．０ｍＳ／ｃｍであり、且つ２５℃のイオン交換水の吸水倍率が８０〜１０００倍であれば特に限定はない。この吸水性樹脂には、水系ゲルの作成前には電気伝導率がこの範囲にない吸水性樹脂であっても水系ゲルにするときに電気伝導率調整剤を入れて水系ゲルの電気伝導率が上記範囲内にあるようにしたものも含むものとする。この場合にも水系ゲルを作成した場合と実質的に同じになるからである。しかし、均一な性質を持つ水系ゲルを得るには電気伝導率の調整剤を加えなくても上記範囲内にあるものが好ましい。

吸水性樹脂の電気伝導率としては、通常０〜２．０ｍＳ／ｃｍ、好ましくは、０〜１．８ｍＳ／ｃｍであり、より好ましくは０〜１．６ｍＳ／ｃｍである。電気伝導率が２．０ｍＳ／ｃｍを超えると根の生長が不良となる。
電気伝導率は下記の方法で測定した。

〔電気伝導率の測定法〕
２５℃のイオン交換水１００重量部に吸水性樹脂１重量部を入れ、２５℃で８時間、恒温槽中で放置して、前記吸水性樹脂を膨潤させ吸水体を作成する。吸水体の温度が２５℃であることを温度計で確認し、比伝導度測定装置の電極を吸水体に差し込み値を読み取る。なお、吸水性樹脂の吸水倍率が小さい場合には、高吸水性樹脂の吸水体とイオン交換水が分離して二相になるので、撹拌して均一にした後、比伝導度測定装置の電極を差し込み値を測定する。撹拌・均一化してもすぐに二相に再び分離する場合は、撹拌下に比伝導度測定装置の電極を差し込み値を測定する。

吸水性樹脂の２５℃イオン交換水に対する吸水倍率は、通常８０〜１０００倍、好ましくは１００〜１０００倍であり、より好ましくは１２０〜１０００倍である。吸水倍率が８０倍未満であると種子などの発芽、生長の培地としての保水能力が低くなり、多量に使用する必要が生じ、コストアップとなるし、水の補給が頻繁に必要になる。吸水倍率は大きい方が、少量の使用で済むので好ましいが、吸水倍率が１０００倍を超える吸水性樹脂は、その製造工程において重合後の含水ゲルの密着性が高くなりすぎ、製造装置内の取り扱いやその後の乾燥が非常に困難であり、製造上の問題点があり現実的でない。
吸水倍率は下記の方法で測定した。

［イオン交換水中の吸水倍率の測定法］
ナイロン製の網袋（２５０メッシュ）に吸水性樹脂の試料Ｌ（ｇ）を入れ、これを袋ごと過剰のイオン交換水に浸した。浸漬６０分後に袋ごと空中に引き上げ、静置して１５分間水切りした後、質量Ｍ（ｇ）を測定して下式より吸水倍率を求めた。
なお網袋のみを用いて上記と同様の操作を行い、この分の質量Ｎ（ｇ）をブランクとして差し引いた。イオン交換水の吸水倍率＝（Ｍ−Ｎ）／Ｌ

本発明の吸水性樹脂は、ノニオン性水溶性エチレン性不飽和単量体（Ａ）単独からなる重合体（Ｘ）、アニオン性水溶性エチレン性不飽和単量体（Ｃ）単独からなる重合体（Ｙ）、およびノニオン性水溶性エチレン性不飽和単量体（Ａ）とアニオン性水溶性エチレン性不飽和単量体（Ｂ）を構成単位とする共重合体（Ｚ）からなる。（Ｘ）、（Ｙ）、（Ｚ）のみで使用することも可能であり、（Ｘ）、（Ｙ）、（Ｚ）を２種類以上混合して使用することも可能である。これらの内、（Ｙ）または（Ｚ）のアニオン性の重合体からなる吸水性樹脂が植物の発芽生長を特に阻害しないので好ましい。

本発明において、重合体（Ｘ）の構成単位であるノニオン性水溶性エチレン性不飽和単量体（Ａ）としては、水酸基含有ラジカル重合性水溶性単量体（アルキル基の炭素数が２〜３個のヒドロキシアルキルモノ（メタ）アクリレートなど）、アミド基含有ラジカル重合性水溶性単量体（（メタ）アクリルアミドな、Ｎ−ビニルアセトアミドなど）、３級アミノ基含有ラジカル重合性水溶性単量体（ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートなど）、エポキシ基含有ラジカル重合性水溶性単量体（グリシジル（メタ）アクリレートなど）、およびその他ラジカル重合性水溶性単量体（４−ビニルピリジン、ビニルイミダゾールなど）が挙げられる。これらの内、好ましいものとしては、重合性が良好である（メタ）アクリルアミド及び／又はアルキル基の炭素数が２〜３のヒドロキシアルキルモノ（メタ）アクリレートである。

本発明に使用するアニオン性水溶性エチレン性不飽和単量体（Ｂ）としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基を有するラジカル重合性水溶性単量体（（メタ）アクリル酸、ビニルスルホン酸など）及び／又はそれらを加水分解することにより水溶性となる単量体（酢酸ビニルなど）；またはその塩が挙げられる。特に好ましくはアクリル酸およびその塩である。

塩としては、上記カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基を含有する水溶性単量体の塩［例えばアルカリ金属塩（ナトリウム塩、カリウム塩等）、アルカリ土類金属塩（カルシウム塩、マグネシウム塩等）、アミン塩もしくはアンモニウム塩等］等が挙げられる。これらの内、好ましいものとしては、重合性が良好である（メタ）アクリル酸（塩）を挙げることができる。

本発明において、アニオン性水溶性エチレン性不飽和単量体（Ｂ）が（メタ）アクリル酸（塩）である時、カルボキシル基の中和時に必要なイオンとしては、アルカリ金属イオン、周期律表第２族又は１３族に属する多価金属イオン及びアンモニウムイオンが挙げられる。アルカリ金属イオンとしては、Ｎａ^＋、Ｋ^＋が好ましく、周期律表第２族又は１３族に属する多価金属イオンとしては、Ｂｅ^２＋、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋、Ｂ^３＋、Ａｌ^３＋等が好ましい。

重合体（Ｙ）（Ｚ）中のカルボキシル基の中和時に必要なイオンとしては、アルカリ金属イオン、周期律表第２族又は１３族に属する多価金属イオン及びアンモニウムイオンが挙げられる。アルカリ金属イオンとしては、Ｎａ^＋、Ｋ^＋が好ましく、周期律表２族又は１３族に属する多価金属イオンとしては、Ｂｅ^２＋、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、Ｓｒ^２＋、Ｂａ^２＋、Ｂ^３＋、Ａｌ^３＋等が好ましい。

ここでアルカリ金属イオン及びアンモニウムイオンの合計による中和度が１０当量％未満では、教材用観察培地としての保水能力が低くなり、多量に使用する必要が生じ、５０当量％を超えると電気伝導率が２．０ｍＳ／ｃｍを超えるため発芽や植生が不良になる傾向となる。周期律表第２族又は１３族に属する多価金属イオンによる中和度は、好ましくは、０〜５０当量％であり、さらに好ましくは、１０〜４０当量％である。ここで、第２族又は１３族に属する多価金属イオンによる中和度が５０当量％を超えると吸水性樹脂の架橋度が高くなりすぎるため製造しにくくなる。

本発明において、該吸水性樹脂は実質的にノニオン性、アニオン性であり、この性質を阻害しない範囲内でカチオン性重合性単量体（Ｃ）（アクリル酸トリメチルアンモニウムエチル・クロライドなど）や他のモノエチレン性不飽和単量体（Ｄ）（たとえば、スチレン、アクリル酸ｎ−ブチルなど）を、たとえば（Ａ）と（Ｂ）の合計質量に対して１０モル％を超えない範囲で共重合してもよい。

本発明における高吸水性樹脂の製造方法は、公知の吸水性樹脂の製造法で製造できる。重合体（Ｘ）、（Ｙ）、（Ｚ）については、たとえば、特開平８−２６６８９５公報、特開平１０−１９１７７７公報、特開２００７−３１９０２９号公報に記載されている方法が適用できる。

本発明において、吸水前の状態での、吸水性樹脂粒子の平均粒径は、粒状物であれば、特に限定するものではないが、通常１００μｍ〜５ｍｍ、好ましくは１５０μｍ〜３．５ｍｍ程度である。平均粒径があまりに小さすぎると、吸水時にママコ（継粉）を形成しやすくなるため十分吸水いにくくなる傾向になる。一方、平均粒径が大きすぎると、吸水速度が遅くなり、粒子中心部まで完全に水が浸透しにくくなるため均質な水系ゲルを作成しにくくなる傾向になる。吸水前の乾燥状態での、吸水性樹脂の平均粒径は、「レーザー回折散乱法」（例えば、具体的には、日機装社製、商品名：マイクロトラックＦＲＡ粒度分析計を使用）で測定する。

本発明に用いられる植物の種子もしくは球根もしくは苗は教材として用いられる植物のものであれば特に限定はない。種子としては、たとえば、ひまわりなどの花類、トマトなどの野菜類、ハーブ類等の種子が挙げられる。
通常、播種から開花に至るまで数箇月以上を要する植物が多いが、生長観察用の教材の素材として使用する植物の種子は、生育が速く播種後短期間に開花に至るものが好ましい。たとえば、播種から開花までに要する日数が最適栽培条件（例：２２〜２６℃、１００〜１５０μｍｏｌ・ｍ^−２・ｓ^−１）下で１〜３週間の植物の種子を用いれば、結果を出すまでの期間が短いので、学習計画等をたて易い。

このような条件に合致する短期間の生活環の植物としては、たとえば種子の発芽から植物体の成長、開花と結実に至る生活環が５５日以内の短期間であるアブラナ科植物の種子が挙げられる。このようなアブラナ科植物の種子は、学習教材植物として使用するのに好適である。
また、種子に替えて球根や苗であってもよい。球根は教材として使用できるものであれば、限定はなく、チューリップやヒヤシンスの大きなものであっても、水系ゲル中で根の伸張状況が観察できる。生長して大きくなれば、用土に移植して観察すればよい。
苗も限定はなく、球根の場合と全く同様であり、限定はなく、苗の土をある程度落として移植すれば、根の観察ができる。

本発明に用いられる育苗ポットとしては、水系ゲルを入れて種や球根の発芽生長や苗の比較的初期の段階の植物の生長を保持できるものであれば限定はなく、そのための防水性を有するのが好ましい。防水性は、水系ゲルの保持や水やりを行うことに耐え、植物の発芽生長に支障を来たさない程度の防水性であればよい。防水加工の施された紙、各種合成樹脂材、防水加工の施された木材、ガラス、陶器などを用いることができる。防水加工の施された紙としては、例えば、いわゆる紙コップや牛乳パックに使用される素材や耐水加工の施されたダンボール等を用いることができる。紙は、印刷を施すことが容易なので、この点でも好ましい。合成樹脂材としては、ポリオレフィンその他の合成樹脂を用いることができる。素材は、水系ゲルを入れ、植物を栽培するのに耐え得る保形性を備えたものであればよく、その厚さ等は特に限定されない。この育苗ポット中で植物が発芽生長すれば水系ゲルが透明感を有するので上から根の伸張状況を観察することができる。

育苗ポットの容器が透明であれば、ゲル内の植物の根の伸張状況をさらに容器の側面から観察することができるので、本発明のシステムや教材にさらに好適である。ここで透明性とは肉眼で内部が観察できる程度であればよく完全に透明である必要はなく半透明であってもよい。可視光の光線透過率が高い程内部がよく観察できるが、たとえば通常の透過率測定装置において６００ｎｍの波長において５０％以上であればよい。

本発明の教材用の植物生長観察システムは上記システムに加えて、さらに前記発芽し生長する植物を用土の入った植物栽培容器に移植するステップ、および該植物がさらに生長するに伴う茎葉の生長状況を観察するステップからなる教材用の植物生長観察システムである。
さらに前記発芽生長した植物を用土の入った植物栽培容器に移植すれば、従来のような用土中での植物の生長を観察することができる。上記の吸水性樹脂の水系ゲルは、寒天のような一体ゲルとならずに、粒子状ゲルの集合体となるため、根からの水系ゲルの除去が容易である。従って、水系ゲルを除去する間に根を傷めることが少なく、かつ、完全に除去するのに労力を必要としない。また、天然の水系ゲルと異なり、腐敗しにくいため、水系ゲル中で生育した植物を土壌へ移植・馴化する際にも、水系ゲルの腐敗から誘発される根の腐敗による収率低下が起こりにくいので、本発明のシステムに用いるのが好適である。また根に水系ゲルが付着しても以後の植物の生長を阻害しないので安心して移植することができる。

用土としては、植物が栽培できれば限定はないが、培養土などの人工培土であるのが好ましい。人工培土とは、畑や田圃の土等の土壌（天然培土）ではなく、天然の土壌を構成する成分又はその成分と類似した性質を持つ天然あるいは人工の素材を、単独で又は数種類混合する等して人為的に調製した培土をいう。土壌を用いず人工培土を用いることにより、教材用として室内栽培においてクリーンな環境を維持しながら育成・栽培することができる。

学習教材に用いられる植物、園芸療法に用いられる植物等の育成においては、植物栽培の場を身近な室内とすることが好ましい。したがって、このような目的の室内における植物の栽培においては、土壌に代わる清浄な培土の使用が望ましい。清浄な人工培土の使用によって、土壌からの植物病原菌の持ち込みを防ぐこともでき、健全な植物の発芽育成が可能である。

人工培土としては、たとえば、生活環の短期間なアブラナ科の植物としたとき、ピートモスとバーミキュライトとの等量混合物（例：商品名「ジフィーミックス」Ｊｉｆｆｙ社製）、あるいは焼成培養土（例：商品名「クレハ培養土」クレハ化学社製）か、バーミキュライトの単独使用等が好ましい。

上記の他に、多透孔質の焼成物、中でもクリストバライトの微粉末を各種の粒径にして焼成して作成したもの（日鉄鉱業社製、商品名クリスライト）が好適である。その他、クリストバライトの焼成物や同様の性質を有するゼオライト、ケイソウ土、発泡煉石等、さらには、園芸用として使用されている素焼き鉢の廃棄品等を成形した培土等、産業廃棄物を利用することもできる。また、これら人工培土の混合物の使用や、さらに植物成長に必要な肥料を添加した人工培土混合物を使用してもよい。肥料を混合してもよい。人工培土の粒子の粒径は、通常１〜５ｍｍ程度であるが、使用する植物種子の形状と大きさ等に応じて、最も適当な粒径のものを用いることができる。
ここで用いられる用土としては、これにより用土の選定に悩むことなく専門的知識がなくてもすぐに栽培に着手することができ、極めて便利である。用土は、通常、プラスチック袋等に入れて収容する。

栽培容器としては、育苗ポットとは異なる別の容器であって、育苗ポットで生長した植物をさらに成長させるためであるので育苗ポットよりサイズが大きいものが好ましい。材質としては育苗ポットと同じであっても異なっていてもよい。通常使用される植木鉢が好ましい。栽培容器に用土を要れ、育苗ポットで成長した植物を移植すれば引き続いて植物の生長を観察することができる。用土を用いれば用土中の根の観察ができないが、その場合には植木鉢に水系ゲルを入れて同様に栽培すればよい。

植物栽培容器は生分解性材料からなるものが好ましい。例えば、紙、木材の他、生分解性プラスチックのシート材等が挙げられる。これらの素材を用いることにより、廃棄処分が容易で環境上も好ましいものとなる。生分解性プラスチックのシート材としては、微生物生産樹脂系、天然物由来系、化学合成系等の中から適宜選択し得る。

さらに本発明のシステムおよび教材においては、水系ゲルが肥料、植物生長ホルモン、抗菌剤、微量要素および防カビ剤からなる薬液から選ばれる１種以上の成分を含有することが好ましい。また用土に加えてもよい。

肥料としては、窒素質肥料、リン酸質肥料、カリ質肥料、有機質肥料、複合肥料、石灰質肥料、ケイ酸質肥料、苦土肥料、マンガン質肥料、ホウ素質肥料、微量要素複合肥料等の普通肥料と、その他の特殊肥料（緩効性肥料等）を挙げることができる。これらの肥料成分は液状又は粉末などの固体状であり、吸水性樹脂に添加することによって、或いは吸水性樹脂に注入する水に含有させることによって、水系ゲルに存在させることができる。肥料の添加量は、植物の種類等を考慮して任意に決めることができる。

成長ホルモン剤としては、２，４−Ｄ（２，４−ジクロロフェノキシ酢酸）等のオーキシン類、カイネチン等のサイトカイニン類、ジベレリン等が挙げられ、２種以上併用してもよい。成長ホルモン剤の添加量は、植物の種類等を考慮して任意に決めることができる。

抗菌剤としては、ＴＰＮ（テトラクロロイソフタロニトリル）、キャブタン、ピンクロゾリン剤、ブラシミドン剤、ベンチアゾール剤、第４級アンモニウム塩、フェノール化合物、第４ピリジニウム塩、過酸、ホルムアルデヒド、抗生物質（ペニシリン、ストレプトマイシン、クロラムフェニルアルコール等）、Ｎ−クロルスクシンイミド、石灰、硫黄、有機硫黄剤（ジネブ、マンネブ、チオジアジン剤、チウラム剤等）、モノ及びジチオカルバベート、チオジアジン、スルホンアミド、フタルイミド、石油エーテル、ナフトキノン、ベンゾキノン、ジスルフィド、第２水銀化合物、テトラヒドロフタルイミド、ヒドロキシイソキサゾール、アルセネート、第二銅塩、有機銅剤（８−オキシキノリン銅等）、グアニジン塩、トリアジン、グリオキサリジン塩、キノリウム塩、フェニルクロトネート等を挙げられ、２種以上併用してもよい。抗菌剤の添加量は、植物の種類、使用する肥料の種類等を考慮して任意に決めることができる。

さらに、培地の腐敗防止の目的で微量要素としては、ゼオライト、麦飯石等の無機多孔質材料を加えてもよい。微量要素の種類及び添加量は、植物の種類、使用する肥料の種類等を考慮して任意に決めることができる。

防カビ剤としては、ハロゲン供給剤、特に塩素系供給剤、例えばクロロ−シアヌル酸類又はその塩、特に、ジクロロイソシアヌル酸モノ−ナトリウムまたはカリウム；ヒドロキシキノン類、亜硫酸塩；および銀または銅塩等を挙げられ、２種以上を併用してもよい。

防カビ剤の添加量は、植物の種類、使用する肥料の種類等を考慮して任意に決めることができる。
以下においてさらに本発明を詳細に説明するが、限定しない。

製造例１（吸水性樹脂の製造）
１Ｌのビーカーに、単量体（Ｃ）に該当するアクリル酸２３０．４ｇ（３．２ｍｏｌ）、架橋剤としてペンタエリスリトールトリアリルエーテル１．０ｇ、及び水６３６ｇを添加し１０℃に冷却した。この溶液を、断熱重合槽に入れ、窒素を通じて溶液の溶存酸素を０．１ｐｐｍ（オリエント電気社製、商品名溶存酸素計ＤＯ２２０ＰＢで測定）とした後、重合開始剤として、３５％の過酸化水素水０．０２３ｇ、Ｌ−アスコルビン酸０．００５７５ｇ、および過硫酸カリウム０．２３ｇを添加した。約３０分後、重合反応が開始し、約２時間後に最高温度７２℃に到達した。更に、この温度で５時間熟成させて重合を完結させた。得られた重合体（重合体（Ｙ）に該当）は、含水ゲル状を有していた。この重合体をニーダー（入江商会社製、商品名ＢＥＮＣＨＫＮＥＡＤＥＲＰＮＶ−１；回転数７０ｒｐｍ）で約２時間撹拌して細断し、更に５０％の水酸化カルシウム分散液６１．６ｇ、４８％の水酸化ナトリウム水溶液６４．０ｇを配合し、ニーダーで約２時間撹拌して混合した。その後、バンド乾燥機（透気乾燥機、井上金属株式会社製）を用いて１１０℃で加熱乾燥し、粉砕して平均粒径３７０μｍ（日機装社製、商品名：マイクロトラックＦＲＡ粒度分析計で測定）の吸水性樹脂（１）を得た。

製造例２（吸水性樹脂の製造）
１Ｌのビーカーに単量体（Ｂ）に該当するアクリル酸４３．２ｇ（０．６ｍｏｌ）、４８％の水酸化ナトリウム水溶液５０．０ｇ、５０％アクリルアミド（単量体（Ａ）に該当）水溶液３６９．２ｇ（２．６ｍｏｌ）、水４４３．２ｇを添加し、５℃に冷却した。この溶液を、断熱重合槽に入れ、窒素を通じて溶液の溶存酸素量を０．１ｐｐｍとした後、重合開始剤として、３５％の過酸化水素水０．０００１６ｇ、Ｌ−アスコルビン酸０．００００８ｇ及び４，４’−アゾビス（４−シアノバレリックアシッド）０．０４ｇを添加した。約３０分後重合が開始し、約５時間後に最高到達温度約７５℃に到達して重合が完結して、含水ゲル状の重合物（共重合体（Ｚ）に該当）が得られた。

このゲルを、ニーダーで約２時間撹拌して細断した後、バンド乾燥機を用いて１２０℃で１時間乾燥し、粉砕して平均粒径５００μｍの未架橋の乾燥粉末を得た。この未架橋の乾燥粉末１００ｇをステンレスのバットに３ｍｍの厚みで入れ、１６０℃の循風乾燥機で１２０分加熱して熱架橋させて平均粒径１５００μｍの高吸水性樹脂（２）を得た。

製造例３（吸水性樹脂の製造）
１Ｌのビーカーに単量体（Ｂ）に該当するアクリル酸１１５．２ｇ（１．６ｍｏｌ）、５０％アクリルアミド（単量体（Ａ）に該当）水溶液２２７．２ｇ（１．６ｍｏｌ）、水５６２．５ｇを添加し、５℃に冷却した。この溶液を、断熱重合槽に入れ、窒素を通じて溶液の溶存酸素量を０．１ｐｐｍとした後、重合開始剤として、３５％の過酸化水素水０．０００１６ｇ、Ｌ−アスコルビン酸０．００００８ｇ及び４，４’−アゾビス（４−シアノバレリックアシッド）０．０４ｇを添加した。約３０分後重合が開始し、約５時間後に最高到達温度約７５℃に到達して重合が完結して、含水ゲル状の重合物（共重合体（Ｚ）に該当）が得られた。この重合体をニーダーで約２時間撹拌して細断した後、更に５０％の水酸化カルシウム分散液１７．８ｇ、４８％の水酸化ナトリウム水溶液１１３．３ｇを配合し、ニーダーで約２時間撹拌して混合したその後、バンド乾燥機を用いて１２０℃で１時間乾燥し、粉砕して平均粒径５００μｍの未架橋の乾燥粉末を得た。この未架橋の乾燥粉末１００ｇをステンレスのバットに３ｍｍの厚みで入れ、１６０℃の循風乾燥機で１２０分加熱して熱架橋させて平均粒径３３００μｍの吸水性樹脂（３）を得た。

製造例４（吸水性樹脂の製造）
製造例２で用いたアクリル酸４３．２ｇ、４８％の水酸化ナトリウム水溶液５０．０ｇ、５０％アクリルアミド水溶液３６９．２ｇに代えてそれぞれ前述のアクリル酸２１．６ｇ（０．３ｍｏｌ）、前述の４８％の水酸化ナトリウム水溶液２５．０ｇ、前述の５０％アクリルアミド水溶液４１１．８ｇ（２．９ｍｏｌ）を用いた以外は製造例２と同様な操作を行い、平均粒径１１００μｍの吸水性樹脂（４）（共重合体（Ｚ）に対応）を得た。

製造例５（吸水性樹脂の製造）
製造例１で用いた５０％の水酸化カルシウム分散液６１．６ｇ、４８％の水酸化ナトリウム水溶液６４．０ｇに代えてそれぞれ前述の５０％の水酸化カルシウム分散液９４．７ｇ、前述の４８％の水酸化ナトリウム水溶液１２０．０ｇを用いた以外は製造例１と同様な操作を行い、平均粒径７００μｍの吸水性樹脂（５）（重合体（Ｚ）に対応）を得た。

製造例６（吸水性樹脂の製造）
製造例１で用いたペンタエリスリトールトリアリルエーテル１．０ｇの添加量を０．５ｇに代え、さらに５０％の水酸化カルシウム分散液６１．６ｇと４８％の水酸化ナトリウム水溶液６４．０ｇに代えて、前述の４８％の水酸化ナトリウム水溶液１９２．０ｇを用いた以外は実施例１と同様な操作を行い、吸水倍率８００ｇ／ｇ、電気伝導率３．０ｍＳ／ｃｍ、平均粒径１６０μｍの吸水性樹脂（６）（重合体（Ｚ）に対応）を得た。さらに、市販のノニオン系吸水性樹脂（株式会社興人製、商標名：サーモゲル）（共重合体（Ｘ）に対応）と吸水性樹脂（６）を２４：１の重量比で混合し、平均粒径４９０μｍの吸水性樹脂（１８）（共重合体（Ｚ）と単独重合体（Ｘ）の混合物に対応）を得た。

製造例７（吸水性樹脂の製造）
製造例１で用いた５０％の水酸化カルシウム分散液６１．６ｇと４８％の水酸化ナトリウム水溶液６４．０ｇに代えて、前述の４８％の水酸化ナトリウム水溶液１９２．０ｇを用いた以外は実施例１と同様な操作を行い、吸水倍率４００ｇ／ｇ、電気伝導率３．０ｍＳ／ｃｍ、平均粒径２００μｍの吸水性樹脂（７）（重合体（Ｙ）に対応）を得た。

［比較例１］
吸水性樹脂（７）を用いた。

［比較例２］
市販のノニオン系吸水性樹脂（株式会社興人製、商標名：サーモゲル）を用いた。

［比較例３］
市販のノニオン系吸水性樹脂（昭和電工株式会社製、商標名：ＰＮＶＡ）を用いた。

実施例１〜６、比較例１〜５
３００ｍＬの透明なプラスチックでできた育苗ポット２０個準備し、その各々に水２００ｇを入れ時々攪拌しながら表１に記載のように上記の吸水性樹脂２ｇを少しずつ入れて育苗ポット内で水系ゲルを作成した（実施例１〜６、比較例１〜３）。この水系ゲルの透過率は７０〜９５％で中がよく見えた。また、同様に育苗ポットに培養土、畑の土を入れた（比較例４、５）。この水系ゲルに八重咲ひまわりの種子を各２個を深さ２ｃｍ程度のところに入れ、２０℃程度の温室ハウスにおき１０日後の発芽の状況（１）を調べた。育苗ポットの上からも側面からも根の状況が観察できた。またその後１５日後の生育状況（２）をも観察した。根の伸張状況が同様に観察できた。また観察した後３Ｌの容量の素焼きの植木鉢に定植した。その際根の水系ゲルはよくとれたが残っているものもあった。また植木鉢で育った八重咲ひまわりが徐々に花の蕾をつけ１ケ月後に開花の状況（３）を観察した。

上記のことから、比較例４，５のような従来の植物生長観察システムでは土に植えたものばかりであるので、根の伸張状況を観察することができないが、本発明の教材用の植物生長観察システム（実施例１〜６）では育苗ポット内の水系ゲルで植物の主旨が効率よく発芽し、その後も十分に生育する。そして、その根の伸張状況を十分に観察することができる。

Claims

下記吸水性樹脂粉末と水からなる水系ゲルを育苗ポット内に入れるステップ、該水系ゲルに植物の種子もしくは球根もしくは苗を入れるステップ、および該水系ゲル内で植物が発芽し生長するに伴うゲル内の植物の根の伸張状況を観察するステップからなることを特徴とする教材用の植物生長観察システム。
吸水性樹脂：吸水性樹脂１重量部を２５℃のイオン交換水１００重量部に吸水させた時の吸水体の電気伝導率が０〜２．０ｍＳ／ｃｍであり、且つ２５℃のイオン交換水の吸水倍率が８０〜１０００倍である。
さらに前記発芽し生長する植物をさらに用土の入った植物栽培容器に移植するステップ、および該植物がさらに生長するに伴う茎葉の生長状況を観察するステップからなることを特徴とする請求項１記載の教材用の植物生長観察システム。
前記育苗ポットの容器が透明であり、ゲル内の植物の根の伸張状況を容器の側面から観察することを特徴とする請求項１または２記載の教材用の植物生長観察システム。
さらに水系ゲルが肥料、植物生長ホルモン、抗菌剤、微量要素および防カビ剤からなる薬液から選ばれる１種以上の成分を含有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の教材用の植物生長観察システム。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の教材用の植物生長観察システムに用いる、育苗ポット、下記吸水性樹脂粉末、および植物の種子もしくは球根もしくは苗をセットとする教材。
さらに植物栽培容器、および用土を加えて一つのセットとする請求項５記載の教材。