JP2021042137A - 根を有する植物の溶液状生育活性化液 - Google Patents
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Abstract
【課題】植物栽培において必要とされる消毒剤等に代わって、土壌微生物、養培液微生物及び植物内部共生微生物を完全に排除することのない濃度範囲で、かつ植物の健全な成長促進を可能にする濃度の銀イオンを配合したイオン液を使用することにより、植物栽培における消毒剤等の薬剤の使用を不要にできる植物育成環境改善剤を提供する。【解決手段】銀イオンの状態を安定に保持できるようにするために銀イオン濃度を8 mg/l以上の保存原液として調製するとともに、それを実使用するに先立ちハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満しか含まない水によって希釈して、共生微生物を完全に排除しない銀イオンの濃度である0.0002 mg/l以上0.025 mg/l以下として使用する。さらに、植物の内部共生微生物を活性化させるために亜鉛イオン及びマグネシウムイオンを添加し、かつ低濃度銀イオンの長期安定を可能にするために光酸化触媒ナノ粒子を配合する。【選択図】図４
Description
本発明は、植物栽培土壌微生物、植物栽培養液微生物及び植物の付着共生微生物あるいは内部共生微生物を不完全にしか排除しない濃度の銀イオンを栽培植物体及び／又は植物栽培用土壌及び／又は水耕液に供給するための溶液状又はゾル状の植物育成環境改善剤に関するものである。
銀イオンはウイルス及び細菌等の病原微生物の抗菌剤・消毒剤・除菌剤として使用され、所定の効果を持つ製品及び用法に有効に適用されてきた。したがって、銀イオンは主として健康衛生分野、医療分野、食品産業分野等において微生物病の発生を予防し阻止するための資材として使用されてきている。
本出願人及び本発明者は、植物栽培土壌微生物及び植物栽培養液微生物及び植物の付着共生微生物及び／又は植物の内部共生微生物を不完全にしか排除できない低濃度の銀イオンを含有する水溶液が、植物育成環境改善に顕著な効果を持つことを発見し本発明に至った。
土壌栽培及び養液栽培において生育する植物は、全くの無菌環境（微生物フリー）で生きていることは極めて特殊な環境における以外にはあり得ず、多くの場合においては細菌(bacteria)や古細菌(archaea)及び菌類(fungi)等の微生物と共生して生育している。それら微生物と植物との共生は、単に共に生存場を共にしているだけという場合もあるが、多くのケースでは片利的或は相利的な共生関係を形成している。片利共生の関係においては、微生物が植物に対して病原性を持つ場合があるが、そうではない片利共生及び相利共生の関係が普遍的に見られことに比較して、病原性を示すに至る片利共生のケースはごく稀に見られるに過ぎない。したがって、土壌環境や水環境に生存する多くの微生物は植物の生育にとって無害であるか、むしろその生育を促進させる役割を果たしている。
一定濃度以上の銀イオンを含有するウイルス及び細菌等の病原微生物の抗菌剤・消毒剤は、微生物を排除することによって微生物感染症の発生を防止することに有効に使われており、健康衛生分野・医療分野・食品産業分野等において重要な銀イオンの適用技術分野を形成するに至っている。しかしながら、農業・林業・園芸等の植物の栽培を必須とする産業分野においては、前述の微生物と植物との共生関係の維持が必要とされることから、ほぼ全ての微生物を排除する一定濃度以上の高濃度の銀イオンの制菌や消毒といった特性は、むしろ逆効果をもたらすことが多かった。
本発明の製品およびその適用技術は、銀イオンの抗菌剤・消毒剤として有効な最低濃度を検討する研究において得られた研究結果により発見するに至った。脱塩素水を用いて希釈した銀イオン(Ag+)濃度が0.060 mg/l以上の水溶液に30分間暴露しその後NB寒天平板培地に塗布して生残菌数を測定したところ、供試したPseudomonas属細菌、Escherichia属細菌及びBacillus属細菌はすべて増殖活性を失いこの濃度の銀イオン水は完全な消毒効果を示した。脱塩素水を用いて希釈した銀イオン(Ag+)濃度が0.050 mg/lから0.030 mg/lの溶液に30分間暴露した供試細菌は、用いた３種類の供試細菌によって異なるものの、この範囲の銀イオン濃度にほぼ比例して増殖活性を失い、その平均失活率は47〜69%であった。つぎに、銀イオン濃度を0.025 mg/l以下に低下させて同様に暴露しその消毒効果を見たところ、３種すべての供試細菌の平均失活率は22％以下（生残率として78%以上）となった。
さらに、0.025 mg/l以下の銀イオンを添加した水を用いて調製した発芽用寒天培養基にコマツナを播種し、銀イオン濃度を変化させてコマツナの発芽及び発根試験を行った。この発芽・発根試験は、22℃に設定した人工気象機内で１サイクルが12時間2500 lx白色蛍光灯照射（明条件）・12時間蛍光灯非照射（暗条件）の下で行った。寒天培養基に添加した銀イオン濃度が0.025 mg/lの場合の播種後5日目の平均幼茎長は、銀イオン濃度が0.040 mg/l及び0.030 mg/l の場合に比較してそれぞれ1.18倍及び1.13倍であった。一方、寒天培養基中の幼根長を同条件で比較したところ、銀イオン濃度を0.025 mg/lとした場合の播種後5日目の平均幼根長は、銀イオン濃度が0.040 mg/l及び0.030 mg/lの場合との比較でそれぞれ1.52倍及び1.32倍となり、銀イオン濃度を0.025 mg/l以下の低濃度として使用した場合に、特に幼根の伸長速度が顕著に大きくなることが知られた。コマツナの発芽率については、これら３段階の添加銀イオン濃度では大きな違いが見られなかった。
このようなコマツナ幼苗の成長に対する0.0 25mg/lの低濃度の銀イオンによる促進効果は、同一温度・同一光照射の条件で寒天培養基の銀イオン濃度をさらに低下させても銀イオン濃度が0.0002 mg/lまでほぼ同程度に観察することができた。しかし、銀イオン濃度を0.0001 mg/lとした場合の播種後5日目の平均幼茎長と平均幼根長は、銀イオン濃度を0.030 mg/lとした場合の平均幼茎長と平均幼根長に比較して、それぞれ1.0倍及び1.06倍となり大きな違いがなくなった。さらに銀イオン濃度を0.00005 mg/lにまで脱塩素水により希釈し低下させた場合の播種後5日目の平均幼茎長と平均幼根長は、銀イオン濃度を0.030 mg/lとした場合の平均幼茎長及び平均幼根長との有意な差が認められなかった。
しかし、この0.025 mg/l以下の銀イオンは4ヶ月間以上安定に一定濃度で保存することが困難であった。そこで本発明では、安定した濃度として長期間銀イオン水を保存可能にするために、銀イオン保存原液を銀イオン濃度が8 mg/l以上の高濃度の水溶液として作製し、これを植物育成環境改善剤として実使用する直前に脱ハロゲン水を用いて希釈し、0.025 mg/l以下0.0002 mg/l以上の低濃度銀イオン水として植物の育成に利用することによりこの課題を解決することを考えた。
前記のコマツナの発芽発根試験に用いた寒天培養基は、いずれも精製水を用いて調製したものであったが、塩素消毒処理を経た水道水及び塩化ナトリウムと臭化ナトリウムを添加した水溶液を用いて発芽用寒天培養基を調製し、同様の人工気象機条件の下でコマツナの成長試験を行ったところ、精製水により調製した銀イオン添加寒天培養基を用いた結果とは異なり、銀イオンの実使用濃度を0.010 mg/lとした場合における銀イオンによる植物成長の促進効果は見られなかった。そこで、低濃度銀イオンに対する水道水及びハロゲン化合物含有水に含まれる塩素（遊離塩素を含む）及び結合残留塩素及び塩素及び臭素等のハロゲン化合物による低濃度銀イオンの植物生育促進効果の発現に対する阻害が生じたと推定した。その阻害の排除のために、前記のハロゲンを含む寒天培養基調製水にチオ硫酸ナトリウムを添加して、脱ハロゲン処理を行った後の水を用いて寒天培養基を調製し、コマツナ発芽発根試験を行った。
この脱ハロゲン操作においてはチオ硫酸ナトリウムの濃度を変えて行い、その都度残留するハロゲンイオン及びハロゲン化合物の濃度を測定した上で、コマツナの発芽発根試験用寒天培養基を調製し発芽発根試験を行った。その試験結果により、残留する遊離ハロゲン及び結合残留ハロゲン化合物の濃度を4.0 μmol/l以下となるように脱ハロゲンを行うことにより、前記の0.010 mg/l以下の低濃度銀イオンのコマツナ生育促進に対するハロゲン阻害を解消できることが分かった。
つぎに、本発明では低濃度銀イオンによる植物生育の活性化をさらに増強する方法について検討した。このために、まず前記の銀イオンと共存させることによって相乗効果を示す銀以外の金属イオンの種類及び濃度について調べた。この際の評価試験に用いた植物も同じくコマツナで、評価方法も前記と同一条件に設定した人工気象機を用いて発芽・発根及び幼根の伸長速度により評価した。0.010 mg/lの低濃度の銀イオン水のベース液に混合した金属イオンのうち、もっとも高い相乗効果を示したものは0.50 mg/lの濃度で混合した亜鉛イオンであった。この銀イオンに加えて亜鉛イオンを混合して調製した寒天培養基を用いた場合に、播種後5日目の平均幼根長は銀イオン単独の添加の場合と比較して1.41倍となり、銀イオンのコマツナ幼苗の伸長促進の効果をさらに増大させた。寒天培養基に亜鉛イオンのみを0.50 mg/lの濃度で添加し銀イオンを添加しなかった対照試験では、このようなコマツナ生育促進の有意な効果を確認できなかったことから、亜鉛イオンは植物の生育に直接的な効果を持つものではないと推定された。
そこで、亜鉛イオンによるコマツナ内部共生微生物の増強の効果の観点で上記の相乗効果の理由について調べた。亜鉛イオンを0.50 mg/lの濃度で添加した水を用いて調製した発芽用寒天培養基にコマツナを播種し、22℃に設定した人工気象機内で１サイクルが12時間2500 lx白色蛍光灯照射（明条件）・12時間蛍光灯非照射（暗条件）の下で発芽・発根試験を行い、播種後5日目のコマツナの幼茎と幼根の中央部各1 cmの長さを採取し試料とした。この幼茎と幼根を10％過酸化水素水に15分間浸漬して表面殺菌を行い、さらに2回滅菌水により洗浄した後にガラスビーズを用いたビードビーターによって破砕し、常法によってDNAを抽出・精製した後に、定量PCR法によって細菌由来の16S rRNA遺伝子のコピー数を定量した。その定量結果は、幼茎と幼根破砕液0.5 mlあたりの内部共生細菌由来の16S rRNA遺伝子のコピー数は、亜鉛イオンを添加しなかった対照試験の幼茎試料と幼根試料のそれらに比較して、平均で7.4倍に増大していた。したがって、亜鉛イオンを添加することによる植物に対する直接的な生育活性増強の効果ではなく、植物内部共生微生物の増殖を促進させることによって、間接的に植物の生育にプラスの効果をもたらしたものと結論づけられた。
銀イオンのみを0.010 mg/lとなるように脱塩素水を用いて希釈し添加した水を用いて調製した発芽用寒天培養基にコマツナを播種し、22℃に設定した人工気象機内で１サイクルが12時間2500 lx白色蛍光灯照射・12時間蛍光灯非照射の条件下で試験した場合に、コマツナ幼茎と幼根の16S rRNA遺伝子のコピー数を同じ手法によって定量した結果、いずれの金属イオンも添加しなかった対照試験の16S rRNA遺伝子のコピー数に比較して増加は認められず、むしろやや減少していた。このことから、銀イオンではなく亜鉛イオンがコマツナ発芽発根試験において植物内部共生細菌の増殖を促進させたと考えられたことと、この内部共生細菌の増加が前記の植物の生育にプラスの効果をもたらしたと考えられた。このような亜鉛イオンによるプラス効果は、亜鉛イオンの濃度を変化させて上記と同じコマツナ発芽発根試験を行うことによって、0.001 mg/l〜2.0 mg/lの濃度で亜鉛イオンを添加した際に確認された。0.001 mg/lを下回る亜鉛イオンの添加では内部共生細菌の増加はほぼ見られなくなり、2.0 mg/lを上回る亜鉛イオンの添加では逆に内部共生細菌が減少する結果となった。
銀イオンに加えて添加した金属イオンのうち、亜鉛イオンに次いで高い相乗効果を示したものは0.10 mg/lの濃度で混合したマグネシウムイオンであった。銀イオンに加えてマグネシウムイオンを混合して調製した発芽用寒天培養基を用いて、22℃に設定した人工気象機内で１サイクルが12時間2500 lx白色蛍光灯照射（明条件）・12時間蛍光灯非照射（暗条件）の下で試験した場合に、コマツナ播種後5日目の平均幼根長は、銀イオン単独の添加の場合と比較して1.31倍となり、銀イオンのコマツナ幼苗の生育促進の効果をさらに増大させた。
寒天培養基に亜鉛イオンを添加した場合とは異なり、マグネシウムイオンのみを0.50 mg/lの濃度で含む水を用いて調製した発芽用寒天培養基を用いて銀イオンを添加しなかった以外は同一条件で行った対照試験では、コマツナ幼根の伸長促進に対する有意なプラス効果が確認できた。金属イオンを全く添加しなかった場合の平均コマツナ幼根長に比較して、播種後5日目の平均幼根長は1.21倍となった。このことから、マグネシウムイオンはコマツナ幼根の伸長促進にもある程度の直接的な効果を持つと推定された。
マグネシウムイオンのみを0.10 mg/lの濃度で添加した水を用いて調製した発芽用寒天培養基を用いて、22℃に設定した人工気象機内で１サイクルが12時間2500 lx白色蛍光灯照射（明条件）・12時間蛍光灯非照射（暗条件）の下でコマツナの発芽・発根試験を行い、播種後5日目のコマツナの幼茎と幼根の中央部を1 cmの長さで切り出し、亜鉛イオン添加の場合と同様に過酸化水素水による表面殺菌と表面洗浄を行った後にビードビーターによって破砕し、DNAを抽出・精製した後に、定量PCR法でコマツナ発芽発根試験で得た幼茎と幼根の細菌由来の16S rRNA遺伝子のコピー数を定量した。その結果、幼茎と幼根破砕液0.5 mlあたりの細菌由来の16S rRNA遺伝子のコピー数は、マグネシウムイオンを添加しなかった対照試験の幼茎試料と幼根試料のそれらに比較して、平均でそれぞれ1.7倍及び2.4倍に増大していた。いずれの金属イオンも添加しなかった対照試験の16S rRNA遺伝子のコピー数に比較して、亜鉛イオンの場合よりもその程度は小さいものの植物内部共生細菌は増殖し増加したことが知られた。
上記のようなマグネシウムイオンによるプラス効果は、マグネシウムイオンの濃度を変化させて上記と同じコマツナ発芽発根試験を行った際に、0.005 mg/l以上5.0 mg/l以下の濃度でマグネシウムイオンを添加した際に確認された。0.005 mg/lを下回るマグネシウムイオンの添加ではコマツナ幼根内部共生細菌の増加はほぼ見られなくなり、5.0 mg/lを上回るマグネシウムイオンの添加では逆に内部共生細菌が減少する結果となった。
これまでの環境中での銀イオン(Ag+)の使用においては、還元性化合物と銀イオンが接触することにより、また銀イオンが不溶性塩を形成することによりイオン状態を保てなくなることが知られている。本発明においても、植物栽培土壌や植物栽培液中に存在する還元性化合物等と接触することにより、銀イオンがイオン状態から非イオン状態に変化することによって、植物の生育促進効果を失うことが予測される。このような銀イオンによる生育促進効果の喪失を防止するためには、還元されることによって陽イオン性を失った銀をふたたび酸化して銀イオン(Ag+)に戻すことが必要と考えられる。そこで、本発明では実使用濃度が0.010 mg/l以下の低濃度の銀イオン水溶液に、光酸化触媒を重量比として銀イオン濃度の8倍量の濃度で添加して、銀イオンによる生育促進効果の回復について試験した。
まず、アルゴンガスを通気して脱酸素した脱塩素水を用いて銀イオン濃度が0.010 mg/lの低濃度となるように希釈し、0.10 mg/lとなるようにジチオトレイトールを加えてブチルゴム栓で密封した状態で30分間反応させ銀イオンを還元した後に、この水溶液を用いて発芽用寒天培養基を調製した。この寒天培養基にコマツナを播種し、22℃に設定した人工気象機内で１サイクルが13時間2500 lx白色蛍光灯照射（明条件）・11時間蛍光灯非照射（暗条件）の下でコマツナの発芽及び発根試験を行った。その結果、ジチオトレイトールを加えなかった対照試験の結果に比較して、発芽率の変化はほぼなかったものの、コマツナ播種後3日目と5日目の平均幼茎長はそれぞれ1.03倍及び0.98倍であった。幼根長についても、播種後3日目及び5日目の平均幼根長は、ジチオトレイトールを加えなかった対照試験の結果に比較して、それぞれ0.99倍及び1.02倍となり、0.10 mg/lのジチオトレイトールを加えた場合には0.010 mg/lの低濃度銀イオンによるコマツナ幼根の伸長促進効果は見られなかった。
次に、同じく脱酸素水及び脱塩素水を用いて調製した0.025 mg/lの銀イオン及び0.25 mg/lのジチオトレイトールの反応水溶液に、光酸化触媒として平均一次粒子径が25 nmサイズの二酸化チタンナノ粒子を0.20 mg/lとなるように添加した溶液により発芽用寒天培養基を調製し、この培養基を用いて白色蛍光灯2500 lx照射で22℃に設定した人工気象機内で13時間蛍光灯照射・11時間蛍光灯非照射条件の下でコマツナの発芽及び発根試験を行った。その結果、0.20 mg/lの二酸化チタンを加えなかった対照試験の結果に比較して、発芽率の変化はほぼ認められなかったものの、コマツナ播種後5日目の平均幼茎長は1.39倍となった。播種後5日目の平均幼根長は二酸化チタンを加えなかった対照試験の結果に比較して1.54倍となり、0.025 mg/lの銀イオンによる高い生育促進効果の復活が確認できた。これらの結果から、二酸化チタンナノ粒子が光照射条件下でジチオトレイトールによって還元生成した金属銀を酸化する光酸化触媒としての機能を発揮したことにより、銀イオン(Ag+)を再生して植物に対する低濃度銀イオンの生育促進効果を回復させたものと考えられた。
前記の試験において二酸化チタンナノ粒子の添加量を変化させ他の条件は変えずにコマツナの発芽・発根試験を行ったところ、0.001 mg/lを下回る二酸化チタンの添加では0.025 mg/lの銀イオン添加によるコマツナの生育促進効果はほぼ認められなくなり、還元性化合物のジチオトレイトールと銀を酸化して銀イオン(Ag+)を再生するためには、二酸化チタンの添加量は少なくとも0.001 mg/l以上とすることが必要と考えられた。このような二酸化チタンによる銀イオン再生の効果は二酸化チタンの添加量は少なくとも0.001 mg/l以上とすることが必要と考えられた。一方、20mg/lを上回る二酸化チタンを添加した場合には、銀イオンによるコマツナの生育促進効果は逆に減少し、20 mg/lを上回る濃度で二酸化チタンを添加することは光酸化反応が過剰に進行することによりコマツナ幼苗の生育に悪影響を与えることが知られた。
つぎに、二酸化チタンナノ粒子に代えて平均一次粒子径が400 nm以下の三酸化タングステン-パラジウム合金ナノ粒子と三酸化タングステン-銅合金ナノ粒子を用いて、13時間2500 lx白色蛍光灯照射（明条件）・11時間蛍光灯非照射（暗条件）及び22℃設定で二酸化チタンの場合と全く同一の条件でコマツナの発芽・発根試験を行ったところ、コマツナの生育促進効果についてほぼ同じ結果を得ることができた。また、これらの合金ナノ粒子の生育促進効果のある濃度範囲も、二酸化チタンの濃度範囲と同じであった。これらのことから、三酸化タングステン-パラジウム合金粒子と三酸化タングステン-銅合金粒子は、二酸化チタンと同一濃度の添加により同様に光酸化触媒として作用し、還元された銀の再イオン化のための酸化触媒として機能できると考えられた。したがって、光触媒機能を有する三酸化タングステン-パラジウム合金ナノ粒子又は三酸化タングステン-銅合金ナノ粒子は、本発明による銀イオンを用いる植物育成促進の二酸化チタンナノ粒子の代替材料として利用できると考えられた。
本発明が解決しようとする課題は、植物栽培における植物病発生の防止のためにこれまで必要であった消毒剤の使用量の削減を可能にすること、あるいは消毒剤の無使用化を可能にすることである。また、消毒剤の継続使用によって引き起こされる消毒剤耐性植物病原微生物の新たな出現を阻止することを可能にすることを解決課題とする。さらには、植物栽培における殺虫剤の使用量を削減するか無使用化にすることによって、農業・林業・園芸業・緑地造成業等の植物栽培を基盤とする産業をより環境配慮型の産業に転換することを課題とする。
上記の課題を解決するために、本発明では植物の栽培を消毒剤や殺虫剤等の防除薬剤の使用に全面的に頼るのではなく、植物が本来保有している病原微生物と昆虫等による食害に対する抵抗力や免疫力を増強することを基本的手段として、植物栽培における消毒剤と殺虫剤の使用量の削減又は不要化の課題を解決する。この基本的手段を実現するためには、植物が持つ栄養摂取能と生長能を最大限に引き出すことが重要と考えられる。これらの能力の発現は、栽培植物に健全な生育を促進し、その結果として植物病原微生物への免疫力及び抵抗力と昆虫等による食害に対する抵抗力を付与すると考えられる。
植物が本来持っている栄養摂取能力と生長能力を最大限発揮させるためには、発芽発根後の幼苗期と植物ルート部（根及び地下茎）及び植物シュート部（茎及び葉等）の成長期における旺盛で健全な生育を促すことが必要である。幼苗期にあっては、特に植物根による栄養素の摂取と水分の吸収を必要とするために、植物ルート部の旺盛な伸長が植物病への抵抗力を獲得する上で重要である。本発明者らは、発明の請求項１に記載した植物の付着共生微生物及び／又は植物の内部共生微生物を不完全にしか排除できない実使用濃度0.025 mg/l以下の低濃度の銀イオンを含有させるに当たり、4.0 μmol/l以上の遊離ハロゲン分子及び／又はハロゲン酸化合物及び／又は亜ハロゲン酸化合物及び／又は次亜ハロゲン酸化合物及び／又はクロルアミン類及び／又はブロモアミン類等のハロゲン化合物を含有しないように脱ハロゲンした水を用いてこの銀イオンを溶解及び／又は希釈して使用する手段の発明に至った。
従来技術によれば、銀イオンによる植物根の伸長効果は0.03 mg/l(=30 ppb)以下の低濃度では効果がないとされてきた。しかし、本発明では、このような低濃度領域における銀イオンによる根伸長への効果の喪失現象は、栽培土や栽培水中に存在するハロゲン化合物の妨害効果によるものであることを見出した。これにより、このような銀イオンによる植物根の伸長効果に対する妨害は、銀イオン溶液を作成する際に使用する水のハロゲンを含む化合物の濃度が4.0 μmol/l以下となるように脱ハロゲン処理をすることによって解決可能であることを発見した。
従来の方法では、銀イオン水溶液を銀イオンが0.03 mg/l以下の場合、安定な濃度で一週間以上保存することは技術的に困難であった。しかし、本発明では銀イオン保存液を8 mg/l以上の銀イオン濃度となるように作製することによって、銀イオン濃度を長期間安定に維持することが可能であることが知られたことから、実使用する直前にこの保存液を希釈して0.025 mg/l以下の低濃度銀イオン水にして植物の育成に利用する手段を採用した。
0.025 mg/l以下の低濃度銀イオンは、植物根の伸長を促進することによって栽培植物が栽培土や養培液から栄養をより多く吸収できるようにし、結果的に栽培植物地上部の伸長を旺盛にするだけではなく、病原微生物感染や昆虫等による食害に対する抵抗力を高める効果をもたらすと考えられる。また、このような低濃度の銀イオンは植物内生微生物（エンドファイト）を抑制あるいは排除することがないことにより、植物・微生物の好ましい共生関係を崩壊させることがない。
植物の生育を健全ならしめかつ生長を促進するために植物と微生物との好ましい共生関係を増進させることは、低濃度銀イオンによる栽培植物の生長促進効果をさらに高める。このための手段として、植物栽培土壌微生物、植物栽培養液微生物と植物内部共生微生物の増殖を促進させるために、0.025 mg/l以下の低濃度の銀イオンに加えて、0.001 mg/l以上2.0 mg/l以下の実使用濃度で亜鉛イオンを添加することが有効であることを見出した。
次に、植物内部共生微生物の活性を高めかつ低濃度銀イオンによる栽培植物の生長促進効果をさらに高める手段として、0.005 mg/l以上5 mg/l以下の実使用濃度でマグネシウムイオンを添加することが有効であることを見出した。また、この濃度範囲のマグネシウムイオンは、亜鉛イオンとは異なり植物内共生微生物の増殖促進だけではなく、植物の生長そのものにも低濃度銀イオンほどではないながら促進的な作用を示すことから、低濃度銀イオンとの併用は特に栽培植物の幼苗期における生長に効果的である。
このような植物内共生微生物の増殖の活性化は、亜鉛イオン及びマグネシウムイオンに限らず、第一鉄イオン、第２鉄イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、カリウムイオン、硝酸イオン、リン酸イオン、タングステン酸イオン、モリブデン酸イオンを、それぞれ実使用濃度として0.001 mmol/l以上2 mmol/l以下の濃度で添加したコマツナ発芽発根試験の場合にも確認された。したがって、少なくとも上記10種のイオンの試験に供した範囲の濃度での添加は、0.025 mg/l以下の低濃度銀イオンによる植物生長促進とは別に、植物内部共生微生物の増殖活性を高め結果的に植物の成長を促すための追加的手段として有効であると考えられた。
0.025 mg/l以下の低濃度銀イオンの植物根の伸長促進効果が確認されたが、この低濃度銀イオンは還元されることによってその効果を失うことも知られた。植物栽培用の土壌や養液中には還元性化合物が含まれることから、いかにして低濃度銀イオンの効果を持続可能にするかが課題となる。本発明では、このような還元性化合物が存在する条件下でも0.001 mg/l以上20 mg/l以下の実使用濃度で光酸化触媒ナノ粒子を添加することによって、銀が0.025 mg/l以下の低濃度のイオン化した状態を維持することが可能であることを見出した。
前記の手段を実現するための光酸化触媒ナノ粒子として、粒径が400 nm以下の二酸化チタン粒子、三酸化タングステン-パラジウム合金ナノ粒子、三酸化タングステン-銅合金ナノ粒子の３種類が適用可能である。これらの光酸化触媒は、0.025 mg/l以下の低濃度銀イオンに対しては、0.001 mg/l以上20 mg/l以下の実使用濃度で還元銀を銀イオンに再生するとともに、植物の生育に悪影響を与えることなく成長を促進することが可能であった。
本発明の植物育成環境改善剤として、4.0 μmol/l以上の遊離ハロゲン分子、ハロゲン酸化合物、亜ハロゲン酸化合物、次亜ハロゲン酸化合物、クロラミン、ブロモアミン等のハロゲン化合物を含有しない水に、0.0002 mg/l以上0.025 mg/l以下の低濃度の銀イオンを溶解して使用することにより、植物の発芽発根後の幼茎と幼根の伸長を促進する効果が得られる。特に、この本発明の効果としての植物ルート部の旺盛な伸長を誘発できることから、植物による栄養素の摂取と水分の吸収を旺盛にすることができるという利点がある。その結果として、植物病に対する免疫力や昆虫等による食害に対する植物自体の抵抗力を増強できる効果が生まれる。
0.0002 mg/l以上0.025 mg/l以下の低濃度の銀イオンによる植物ルート部及びシュート部の伸長促進に加えて、0.001 mg/l以上2.0 mg/l以下の実使用濃度で亜鉛イオンを添加した植物育成環境改善剤を使用することにより、植物の内部共生微生物の増殖活性を高めることが可能となる。これは、0.0002 mg/l以上0.025 mg/l以下の低濃度の銀イオンは土壌微生物や養液微生物や植物内部共生微生物の増殖活性にほぼ影響を与えないことに起因し、その銀イオンの存在とは独立して、0.001 mg/l以上2.0 mg/l以下の亜鉛イオンによる微生物の増殖活性特に植物内部共生微生物の増殖活性増進の効果を十分に発揮できる。この内部共生微生物の増殖が旺盛化することにより、植物の生育をさらに増進できるという利点がある。
同様に、0.0002 mg/l以上0.025 mg/l以下の低濃度の銀イオンを含む水溶液に0.005 mg/l以上5 mg/l以下の実使用濃度でマグネシウムイオンを添加することも、亜鉛イオンの添加と同様に植物内部共生微生物の増殖活性の増進に有意な効果をもたらす。亜鉛イオンを添加した場合との相違点は、0.005 mg/l以上5 mg/l以下の実使用濃度でマグネシウムイオンが植物内部共生微生物の増殖活性を亢進するだけでなく、銀イオンほどではないが植物幼苗ルートの伸長を促進することである。この特長によって、マグネシウムイオンは銀イオンとの併用により直接的に植物生育に対する相乗効果を発揮できるという利点がある。
0.000 2mg/l以上0.0 25mg/l以下の低濃度の銀イオンが植物ルート及びシュートの伸長に効果的であることが知られたが、植物生育の場である土壌や養培液に還元性物質が多く存在する環境では、その低濃度銀イオンの効果は次第に失われる。このような課題を解決するために、0.0002 mg/l以上0.025 mg/l以下の低濃度の銀イオン水溶液に、光酸化触媒である平均一次粒子径が400 nm以下の微粒状二酸化チタン、三酸化タングステン-パラジウム合金粒子、三酸化タングステン-銅合金粒子のいずれかを0.001 mg/l以上20 mg/l以下の実使用濃度で添加することで、還元性物質と反応することで還元された銀イオンを銀イオンに再生することによって添加した銀イオンの効果を継続的に得ることが可能となる。
以上に記載したように、0.0002 mg/l以上0.025 mg/l以下の低濃度の銀イオンを本発明の方法に従って伸長期の植物に与えることで、植物の健全な生育を可能にできる。これより、植物が本来持っている病原微生物に対する免疫能力や昆虫等による食害に対する抵抗能力を引き出し、従来栽培植物の病害や食害を防止するためにどうしても必要であった消毒剤や殺虫剤等の農薬を使用することなく、あるいはそのような農薬の使用量を最小限にして、植物栽培をより安全で安心なものに転換し、さらには環境配慮型に転換できる利点がある。その効果として、農業・林業・園芸・緑地造成といった植物栽培によって成立している産業の持続的な発展を可能にする。
本発明においては、実使用濃度が0.0002 mg/l以上0.025 mg/l以下の低濃度の銀イオンを含み4.0 μmol/l以上のハロゲン化合物を含まない溶液に、0.001 mg/l以上2.0 mg/l以下の実使用濃度の亜鉛イオン及び／又は0.005 mg/l以上5.0 mg/l以下の実使用濃度のマグネシウムイオンを添加し、又は必要に応じて平均一次粒子径が400 nm以下の光酸化触媒として二酸化チタン粒子又は三酸化タングステン-パラジウム合金粒子又は三酸化タングステン-銅合金粒子を0.001 mg/l以上20 mg/l以下の実使用濃度で混合して、実際の使用に供する。しかし、このような低濃度の銀イオンの溶液又はゾル液を調製した後に実使用のために保存することは、低濃度の銀イオンを長期間安定的に含有させておくことが困難なだけではなく、実施例に示したように数トン規模の大量の溶液又はゾル液として調製し保存するための容器と保存敷地及び使用現場への運搬費が必要とされる。
これらの必要性を回避するために、本発明ではこれらの各イオンの濃度及び光酸化触媒の濃度を実使用濃度の100倍から10000倍の高い濃度で含有する希釈用原溶液及び希釈用原ゾル液として作製し保存する。その作製保存後の使用の際に、これらを100倍から10000倍に使用現地にて調達できる地下水及び／又は河川水及び／又は水道水等の農業用水を用いて希釈し、各イオン及び光酸化触媒の濃度が実使用濃度となるように調製し、できるだけ保存することなく速やかに農地・林地・緑地（芝地等）・盆栽等において植物育成環境改善剤として使用する方法を採用することが有利である。なお、上記希釈用水が4.0 μmol/l以上の遊離ハロゲン分子等を含む場合には、チオ硫酸塩等の脱ハロゲン剤を用いて希釈用水を脱ハロゲン化した後に使用することが使用方法として重要である。
以下、本発明を実施するための形態を、実施例1〜7によって例示する。
＜実施例1＞
水稲育苗における実施例：銀イオン8 mg/l及び亜鉛イオン5 mg/lの濃度のイオン溶解原液を、ハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/500濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.016 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.010 mg/lとなるよう調製したイオン液を、苗床材0.04平方メートルあたり200 ml均等に添加した後に水稲種籾を32 g播種して育苗したところ、播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長は、銀イオンを加えずに0.010 mg/lの亜鉛イオンのみを加えた原液を脱ハロゲンした水を用いて1/500に希釈したものを苗床材0.04平方メートルあたり200 ml均等に添加して水稲種籾を32 g播種した場合の播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長に比較して、それぞれ1.08倍と1.62倍に増大し、実使用濃度0.016 mg/lの銀イオンによって水稲苗の生育（特に苗根の生長）が大きく促進された。
水稲育苗における実施例：銀イオン8 mg/l及び亜鉛イオン5 mg/lの濃度のイオン溶解原液を、ハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/500濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.016 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.010 mg/lとなるよう調製したイオン液を、苗床材0.04平方メートルあたり200 ml均等に添加した後に水稲種籾を32 g播種して育苗したところ、播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長は、銀イオンを加えずに0.010 mg/lの亜鉛イオンのみを加えた原液を脱ハロゲンした水を用いて1/500に希釈したものを苗床材0.04平方メートルあたり200 ml均等に添加して水稲種籾を32 g播種した場合の播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長に比較して、それぞれ1.08倍と1.62倍に増大し、実使用濃度0.016 mg/lの銀イオンによって水稲苗の生育（特に苗根の生長）が大きく促進された。
＜実施例2＞
大豆栽培における実施例：耕起前の大豆畑1 a（幅5 m、長さ20 m）に対して、銀イオン25 mg/l及び亜鉛イオン15 mg/lの濃度のイオン溶解原液を、ハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.025 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.015 mg/lとなるよう調製したイオン液0.5 klを均等に散布し、その後平均深さ30 cmの設定で畑土壌を耕起した。対照区として同様に大豆畑１ aを用い、上記イオン液を散布することなく平均深さ30 cmで畑土壌を耕起した。
耕起後の畑それぞれに畝幅50 cm、畝間50 cm、畝長20 mの５本ずつの畝立てを行い、株間隔40 cmで大豆を播種した。播種後平均シュート丈が約25 cmまで大豆が成長した時点で、銀イオン25 mg/l及び亜鉛イオン15 mg/lの濃度のイオン溶解原液を、ハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈して、実使用の銀イオン濃度が0.025 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.015 mg/lとなるよう調製し、この希釈イオン液0.1 klを噴霧器を用いて均等に葉面散布した。対照区の大豆畑には、このイオン液による葉面散布を行わなかった。
その後、青大豆（枝豆）として収穫し、上記イオン水処理区と対照区の畑における枝豆（鞘重量を含む）収量と三粒鞘以上の枝豆の全収穫枝豆に対する平均比率を調査した。その結果は、上記イオン水処理区は非処理の対照区と比較して、収量で1.35倍、三粒鞘以上の枝豆比率で2.86倍と収穫量及び枝豆品質の両方の点で優れていた。
大豆栽培における実施例：耕起前の大豆畑1 a（幅5 m、長さ20 m）に対して、銀イオン25 mg/l及び亜鉛イオン15 mg/lの濃度のイオン溶解原液を、ハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.025 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.015 mg/lとなるよう調製したイオン液0.5 klを均等に散布し、その後平均深さ30 cmの設定で畑土壌を耕起した。対照区として同様に大豆畑１ aを用い、上記イオン液を散布することなく平均深さ30 cmで畑土壌を耕起した。
耕起後の畑それぞれに畝幅50 cm、畝間50 cm、畝長20 mの５本ずつの畝立てを行い、株間隔40 cmで大豆を播種した。播種後平均シュート丈が約25 cmまで大豆が成長した時点で、銀イオン25 mg/l及び亜鉛イオン15 mg/lの濃度のイオン溶解原液を、ハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈して、実使用の銀イオン濃度が0.025 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.015 mg/lとなるよう調製し、この希釈イオン液0.1 klを噴霧器を用いて均等に葉面散布した。対照区の大豆畑には、このイオン液による葉面散布を行わなかった。
その後、青大豆（枝豆）として収穫し、上記イオン水処理区と対照区の畑における枝豆（鞘重量を含む）収量と三粒鞘以上の枝豆の全収穫枝豆に対する平均比率を調査した。その結果は、上記イオン水処理区は非処理の対照区と比較して、収量で1.35倍、三粒鞘以上の枝豆比率で2.86倍と収穫量及び枝豆品質の両方の点で優れていた。
＜実施例3＞
アスパラガス栽培における実施例：4月中旬（まだ発芽のない時期）に、連作中のアスパラガス畑10 aの栽培畝に銀イオン濃度50 mg/l、亜鉛イオン濃度30 mg/lの保存原液を脱ハロゲン水を用いて1/2000濃度に希釈したイオン液に二酸化チタンナノ粒子濃度が0.10 mg/lとなるように混合したものを500リットル均等に散布した。この第1回目の希釈イオン水散布から３週後に、発芽したアスパラガスの幼茎に対して同上の方法で調製した希釈イオン水500リットルを第2回目として葉面散布方式により散布した。
その4週後まで生育アスパラガスの収穫を行なったが、同畑での前年度の収穫重量の1.6倍のアスパラガスを収穫することができた。また、前年度においてはアスパラガス収穫後の立茎期において親茎の先端枯れが発生したが、上記２回散布したアスパラガスの収穫後の立茎作業期においては、そのような病気の発生は認められなかった。
アスパラガス栽培における実施例：4月中旬（まだ発芽のない時期）に、連作中のアスパラガス畑10 aの栽培畝に銀イオン濃度50 mg/l、亜鉛イオン濃度30 mg/lの保存原液を脱ハロゲン水を用いて1/2000濃度に希釈したイオン液に二酸化チタンナノ粒子濃度が0.10 mg/lとなるように混合したものを500リットル均等に散布した。この第1回目の希釈イオン水散布から３週後に、発芽したアスパラガスの幼茎に対して同上の方法で調製した希釈イオン水500リットルを第2回目として葉面散布方式により散布した。
その4週後まで生育アスパラガスの収穫を行なったが、同畑での前年度の収穫重量の1.6倍のアスパラガスを収穫することができた。また、前年度においてはアスパラガス収穫後の立茎期において親茎の先端枯れが発生したが、上記２回散布したアスパラガスの収穫後の立茎作業期においては、そのような病気の発生は認められなかった。
＜実施例4＞
リンゴ栽培における実施例：開花期終了後14日を経過した同一サイズのサンふじリンゴの栽培樹体５本に対して、銀イオン8 mg/l及び亜鉛イオン5 mg/lの濃度のイオン溶解原液を、ハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈し、実使用液の銀イオン濃度が0.008 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.005 mg/lとなるよう調製したイオン液をリンゴ樹１本あたり100リットルずつ葉面散布した。さらに開花期終了60日後に、再び実使用液の銀イオン濃度が0.008 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.005 mg/lに希釈調製したイオン液をリンゴ樹１本あたり100リットルずつ葉面散布した。これ以外に、このイオン液を全く散布しなかった同一サイズのふじリンゴの樹体５本を対照区として、無農薬栽培によってその後の樹勢の経時変化と樹体１本あたりのリンゴ果実収穫量、平均果実サイズを調査した。
上記イオン液を2回噴霧した５本の樹体は、無農薬栽培にも拘わらずいずれも樹冠葉の繁茂が旺盛であった。一方、上記イオン液を噴霧しなかった５本の対照樹体は、５本のうち３本が真菌感染症である黒星病による病害を受け、樹冠葉の繁茂はイオン液を噴霧したリンゴ樹冠葉に比較して見かけ約半分ほどの繁茂状況であった。この対照区５本のうちの残り２本は黒星病の病害は軽微であったものの、イオン液を噴霧したリンゴ樹冠葉の繁茂状況に比較して見かけ上約２／３程度にとどまった。
最終的なリンゴ収穫量は、頂花剪定と摘果により果実数を樹体１本あたりいずれも400個になるように条件設定して調査したが、上記イオン液を噴霧した５本の樹体から収穫したリンゴの樹体１本あたりの平均リンゴ果実総重量及び平均LLサイズ果実比率は、イオン液を噴霧しなかった５本の樹体からの収穫した樹体１本あたりの平均リンゴ果実総重量及び平均LLサイズ果実比率に比較し、それぞれ1.47倍及び2.36倍と多かった。
リンゴ栽培における実施例：開花期終了後14日を経過した同一サイズのサンふじリンゴの栽培樹体５本に対して、銀イオン8 mg/l及び亜鉛イオン5 mg/lの濃度のイオン溶解原液を、ハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈し、実使用液の銀イオン濃度が0.008 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.005 mg/lとなるよう調製したイオン液をリンゴ樹１本あたり100リットルずつ葉面散布した。さらに開花期終了60日後に、再び実使用液の銀イオン濃度が0.008 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.005 mg/lに希釈調製したイオン液をリンゴ樹１本あたり100リットルずつ葉面散布した。これ以外に、このイオン液を全く散布しなかった同一サイズのふじリンゴの樹体５本を対照区として、無農薬栽培によってその後の樹勢の経時変化と樹体１本あたりのリンゴ果実収穫量、平均果実サイズを調査した。
上記イオン液を2回噴霧した５本の樹体は、無農薬栽培にも拘わらずいずれも樹冠葉の繁茂が旺盛であった。一方、上記イオン液を噴霧しなかった５本の対照樹体は、５本のうち３本が真菌感染症である黒星病による病害を受け、樹冠葉の繁茂はイオン液を噴霧したリンゴ樹冠葉に比較して見かけ約半分ほどの繁茂状況であった。この対照区５本のうちの残り２本は黒星病の病害は軽微であったものの、イオン液を噴霧したリンゴ樹冠葉の繁茂状況に比較して見かけ上約２／３程度にとどまった。
最終的なリンゴ収穫量は、頂花剪定と摘果により果実数を樹体１本あたりいずれも400個になるように条件設定して調査したが、上記イオン液を噴霧した５本の樹体から収穫したリンゴの樹体１本あたりの平均リンゴ果実総重量及び平均LLサイズ果実比率は、イオン液を噴霧しなかった５本の樹体からの収穫した樹体１本あたりの平均リンゴ果実総重量及び平均LLサイズ果実比率に比較し、それぞれ1.47倍及び2.36倍と多かった。
＜実施例5＞
シクラメン栽培における実施例：5号ポット20個に予め施肥を行なったシクラメン栽培土を７分半となるように入れ、そのうちの10個のポットに、銀イオン濃度8 mg/l、亜鉛イオン濃度5 mg/lの保存原液を脱ハロゲン水を用いて1/500濃度に希釈したイオン液に二酸化チタンナノ粒子濃度が0.10 mg/lとなるように混合したものを200 ml給水し、栽培土を再混合したうえで１ポットあたり1個のシクラメン球根を植えつけた。残り10個のポットには上記イオン液及び二酸化チタンナノ粒子を添加することなくシクラメン球根を植えつけた。栽培土にイオン液を給水したポットでは、さらに球根植え付け１ヶ月後に、発芽したシクラメンに対して霧吹器を用いて同上のイオン液を1回だけ1株あたり50 mlずつ葉面散布した。
その後、シクラメンの初年度開花期（11月から翌年6月）の１ポットあたりの累計開花数を測定したところ、上記イオン液及び二酸化チタンナノ粒子を添加したポット10個の平均累計開花数は、上記イオン液及び二酸化チタンナノ粒子を添加しなかったポット10個の平均累計開花数の1.45倍と多かった。また、イオン液及び二酸化チタンナノ粒子を添加しなかったポットではシクラメンの開花期は4月中旬で終了したが、上記イオン液及び二酸化チタンナノ粒子を添加したポットでは、開花期が5月下旬まで延長した。
シクラメン栽培における実施例：5号ポット20個に予め施肥を行なったシクラメン栽培土を７分半となるように入れ、そのうちの10個のポットに、銀イオン濃度8 mg/l、亜鉛イオン濃度5 mg/lの保存原液を脱ハロゲン水を用いて1/500濃度に希釈したイオン液に二酸化チタンナノ粒子濃度が0.10 mg/lとなるように混合したものを200 ml給水し、栽培土を再混合したうえで１ポットあたり1個のシクラメン球根を植えつけた。残り10個のポットには上記イオン液及び二酸化チタンナノ粒子を添加することなくシクラメン球根を植えつけた。栽培土にイオン液を給水したポットでは、さらに球根植え付け１ヶ月後に、発芽したシクラメンに対して霧吹器を用いて同上のイオン液を1回だけ1株あたり50 mlずつ葉面散布した。
その後、シクラメンの初年度開花期（11月から翌年6月）の１ポットあたりの累計開花数を測定したところ、上記イオン液及び二酸化チタンナノ粒子を添加したポット10個の平均累計開花数は、上記イオン液及び二酸化チタンナノ粒子を添加しなかったポット10個の平均累計開花数の1.45倍と多かった。また、イオン液及び二酸化チタンナノ粒子を添加しなかったポットではシクラメンの開花期は4月中旬で終了したが、上記イオン液及び二酸化チタンナノ粒子を添加したポットでは、開花期が5月下旬まで延長した。
＜実施例6＞
芝生養生における実施例：ピシウム菌の感染によりパッチ状に黄変したゴルフ場の芝生（グリーン）を1 aごとに２つの区画に区切り試験区とした。その一つの区画1aに、銀イオン濃度20 mg/l、亜鉛イオン濃度15 mg/lの保存イオン原液をハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.020 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.015 mg/lとなるよう調製したイオン液に、さらに二酸化チタンナノ粒子濃度が0.10 mg/lとなるように混合したものを500リットル散布した。一方、残りの区画1 aには上記イオン及び二酸化チタンを含まないが同様に脱ハロゲン処理した水のみを500リットル散布した。
その後、通常の芝生管理を行いながら1.5ヶ月間芝養生を行なったところ、上記二酸化チタンを混合したイオン液を散布した芝生においては、ピシウム菌によるパッチ黄変は見られなくなり病害のないグリーンと同様まで回復し、その後３ヶ月経過後も病害は発生しなかった。一方、イオン液を散布しなかった芝生においては、ピシウム菌によるパッチ黄変病害は１ヶ月の芝生養生期間中において継続し、養生開始から２ヶ月経過後にパッチ黄変は一旦回復したが、さらに1.5ヶ月後の長雨後に再びパッチ黄変の病害が再発した。
芝生養生における実施例：ピシウム菌の感染によりパッチ状に黄変したゴルフ場の芝生（グリーン）を1 aごとに２つの区画に区切り試験区とした。その一つの区画1aに、銀イオン濃度20 mg/l、亜鉛イオン濃度15 mg/lの保存イオン原液をハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.020 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.015 mg/lとなるよう調製したイオン液に、さらに二酸化チタンナノ粒子濃度が0.10 mg/lとなるように混合したものを500リットル散布した。一方、残りの区画1 aには上記イオン及び二酸化チタンを含まないが同様に脱ハロゲン処理した水のみを500リットル散布した。
その後、通常の芝生管理を行いながら1.5ヶ月間芝養生を行なったところ、上記二酸化チタンを混合したイオン液を散布した芝生においては、ピシウム菌によるパッチ黄変は見られなくなり病害のないグリーンと同様まで回復し、その後３ヶ月経過後も病害は発生しなかった。一方、イオン液を散布しなかった芝生においては、ピシウム菌によるパッチ黄変病害は１ヶ月の芝生養生期間中において継続し、養生開始から２ヶ月経過後にパッチ黄変は一旦回復したが、さらに1.5ヶ月後の長雨後に再びパッチ黄変の病害が再発した。
＜実施例7＞
盆栽活性化における実施例：根腐れにより新芽の約２／３が枯れた状態となった8鉢の主幹全長45 cm〜50 cmのゴヨウマツ盆栽に対して、新しい8号長角盆栽鉢に盆栽専用土を入れ腐根を取り除いた後に移植した。その8鉢の移植盆栽のうち4鉢の盆栽に対して、銀イオン濃度8 mg/l、亜鉛イオン濃度5 mg/lの保存イオン原液をハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.008 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.005 mg/lとなるよう調製したイオン溶解液を盆栽土にかけるようにして各鉢に300 mlを散布した。その２日後に有機固形肥料を与えるとともに1日1回の水やりを行い戸外に設置したガラス温室内で回復の経過を観察した。8鉢のうち残り4鉢には、上記銀イオン及び亜鉛イオンを含まないが脱ハロゲン処理した水のみ300 mlを盆栽土にかけるようにして散布し、その後のこの4鉢に対してもイオン水を供給した盆栽と同じ条件で施肥と水やりを行い、同一ガラス温室内で回復の経過を観察した。
上記イオン水を与えた4鉢のゴヨウマツの盆栽は、移植後12〜14日目に新芽の発生が観察され、4鉢全ての樹体の再活性化が認められた。また、これら4鉢の盆栽の根の状態を観察したところ、いずれの盆栽根においても白い新生根毛が多数発生していることが確認された。一方、イオン水を供給しなかった盆栽4鉢のうち1鉢のみにおいて移植から22日後に新芽の発生が認められ、新生根毛もイオン水を供給した盆栽に比較して約半分程度発生していることが確認できた。しかし、イオン水を供給しなかった盆栽の残りの3鉢においては、移植後45日経過後も新芽の発生は認められなかった。60日後に樹勢の回復が見られなかったこれら3鉢の盆栽の根の状態を観察したが、新生した根毛を確認することができなかった。
盆栽活性化における実施例：根腐れにより新芽の約２／３が枯れた状態となった8鉢の主幹全長45 cm〜50 cmのゴヨウマツ盆栽に対して、新しい8号長角盆栽鉢に盆栽専用土を入れ腐根を取り除いた後に移植した。その8鉢の移植盆栽のうち4鉢の盆栽に対して、銀イオン濃度8 mg/l、亜鉛イオン濃度5 mg/lの保存イオン原液をハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.008 mg/l及び亜鉛イオン濃度が0.005 mg/lとなるよう調製したイオン溶解液を盆栽土にかけるようにして各鉢に300 mlを散布した。その２日後に有機固形肥料を与えるとともに1日1回の水やりを行い戸外に設置したガラス温室内で回復の経過を観察した。8鉢のうち残り4鉢には、上記銀イオン及び亜鉛イオンを含まないが脱ハロゲン処理した水のみ300 mlを盆栽土にかけるようにして散布し、その後のこの4鉢に対してもイオン水を供給した盆栽と同じ条件で施肥と水やりを行い、同一ガラス温室内で回復の経過を観察した。
上記イオン水を与えた4鉢のゴヨウマツの盆栽は、移植後12〜14日目に新芽の発生が観察され、4鉢全ての樹体の再活性化が認められた。また、これら4鉢の盆栽の根の状態を観察したところ、いずれの盆栽根においても白い新生根毛が多数発生していることが確認された。一方、イオン水を供給しなかった盆栽4鉢のうち1鉢のみにおいて移植から22日後に新芽の発生が認められ、新生根毛もイオン水を供給した盆栽に比較して約半分程度発生していることが確認できた。しかし、イオン水を供給しなかった盆栽の残りの3鉢においては、移植後45日経過後も新芽の発生は認められなかった。60日後に樹勢の回復が見られなかったこれら3鉢の盆栽の根の状態を観察したが、新生した根毛を確認することができなかった。
＜比較例1＞
銀イオン濃度8 mg/lのイオン溶解保存原液を、ハロゲン化合物が4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/250濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.032 mg/lとなるように調製したイオン液5リットルを、苗床材１平方メートルに均等に添加した後に水稲種籾を800 g播種して育苗したところ、播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長は、上記イオン液を添加せずに水稲種籾を播種した対照区に比較して、それぞれ0.93倍と1.02倍であった。したがって、実使用濃度0.032 mg/lの銀イオンによって水稲苗の生育が促進されたとは言えず、逆に成長がやや阻害された。この理由として、水稲苗内部共生細菌の増殖に対する銀イオンの阻害効果によると考えられた。
銀イオン濃度8 mg/lのイオン溶解保存原液を、ハロゲン化合物が4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/250濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.032 mg/lとなるように調製したイオン液5リットルを、苗床材１平方メートルに均等に添加した後に水稲種籾を800 g播種して育苗したところ、播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長は、上記イオン液を添加せずに水稲種籾を播種した対照区に比較して、それぞれ0.93倍と1.02倍であった。したがって、実使用濃度0.032 mg/lの銀イオンによって水稲苗の生育が促進されたとは言えず、逆に成長がやや阻害された。この理由として、水稲苗内部共生細菌の増殖に対する銀イオンの阻害効果によると考えられた。
＜比較例2＞
銀イオン濃度8 mg/lのイオン溶解原液を、遊離ハロゲン及び結合残留ハロゲンの合計濃度が8.0 μmol/lとなるように調製した水によって1/500濃度に希釈し実使用の銀イオン濃度が0.016 mg/lとなるように設定した銀イオン水を用いて、比較例１に記載した試験と同じ条件で水稲育苗試験を行なったところ、播種から12日後の播種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長は、上記イオン液を添加せずに水稲種籾を播種した対照区に比較して、それぞれ0.98倍と1.01倍と、銀イオンを添加した効果は認められなかった。
銀イオン濃度8 mg/lのイオン溶解原液を、遊離ハロゲン及び結合残留ハロゲンの合計濃度が8.0 μmol/lとなるように調製した水によって1/500濃度に希釈し実使用の銀イオン濃度が0.016 mg/lとなるように設定した銀イオン水を用いて、比較例１に記載した試験と同じ条件で水稲育苗試験を行なったところ、播種から12日後の播種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長は、上記イオン液を添加せずに水稲種籾を播種した対照区に比較して、それぞれ0.98倍と1.01倍と、銀イオンを添加した効果は認められなかった。
＜比較例3＞
銀イオン8 mg/l及び亜鉛イオン1500 mg/lの濃度のイオン溶解原液を、ハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/500濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.016 mg/l及び亜鉛イオン濃度が3.0 mg/lとなるよう調製したイオン液を、苗床材１平方メートルあたり5リットル均等に添加した後に水稲種籾を800 g播種して育苗した。その結果は、播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長は、銀イオンを加えずに亜鉛イオンのみを同濃度で加えた原液を脱ハロゲンした水を用いて1/500濃度に希釈したものを苗床材１平方メートルあたり5リットルとなるように均等に添加して水稲種籾を800 g播種した場合の播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長に比較して、それぞれ1.02倍と0.97倍であった。したがって、実使用濃度3.0 mg/lの亜鉛イオンの添加は、亜鉛イオンをより低濃度で添加した場合に確認された銀イオンによる水稲苗の生育（特に苗根の生育）促進効果を打ち消してしまう結果となった。
銀イオン8 mg/l及び亜鉛イオン1500 mg/lの濃度のイオン溶解原液を、ハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/500濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.016 mg/l及び亜鉛イオン濃度が3.0 mg/lとなるよう調製したイオン液を、苗床材１平方メートルあたり5リットル均等に添加した後に水稲種籾を800 g播種して育苗した。その結果は、播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長は、銀イオンを加えずに亜鉛イオンのみを同濃度で加えた原液を脱ハロゲンした水を用いて1/500濃度に希釈したものを苗床材１平方メートルあたり5リットルとなるように均等に添加して水稲種籾を800 g播種した場合の播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長に比較して、それぞれ1.02倍と0.97倍であった。したがって、実使用濃度3.0 mg/lの亜鉛イオンの添加は、亜鉛イオンをより低濃度で添加した場合に確認された銀イオンによる水稲苗の生育（特に苗根の生育）促進効果を打ち消してしまう結果となった。
＜比較例4＞
銀イオン16 mg/l及びマグネシウムイオン6000 mg/lの濃度のイオン溶解原液を、ハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.016 mg/l及び亜鉛イオン濃度が6.0 mg/lとなるよう調製したイオン液を、苗床材１平方メートルあたり5リットル均等に添加した後に水稲種籾を800 g播種して育苗した。その結果は、播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長は、銀イオンを加えずにマグネシウムイオンのみを同濃度で加えた原液を脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈したものを苗床材１平方メートルあたり5リットルとなるように均等に添加して水稲種籾を800 g播種した場合の播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長に比較して、それぞれ1.01倍と1.04倍であった。したがって、実使用濃度6.0 mg/lのマグネシウムイオンの添加は、やや水稲苗の生育を促進すると言えるが、マグネシウムイオンをより低濃度で添加した場合に確認された銀イオンによる水稲苗の生育促進の効果をほぼ失わせることが知られた。
銀イオン16 mg/l及びマグネシウムイオン6000 mg/lの濃度のイオン溶解原液を、ハロゲン化合物を4.0 μmol/l未満となるように脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.016 mg/l及び亜鉛イオン濃度が6.0 mg/lとなるよう調製したイオン液を、苗床材１平方メートルあたり5リットル均等に添加した後に水稲種籾を800 g播種して育苗した。その結果は、播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長は、銀イオンを加えずにマグネシウムイオンのみを同濃度で加えた原液を脱ハロゲンした水を用いて1/1000濃度に希釈したものを苗床材１平方メートルあたり5リットルとなるように均等に添加して水稲種籾を800 g播種した場合の播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長に比較して、それぞれ1.01倍と1.04倍であった。したがって、実使用濃度6.0 mg/lのマグネシウムイオンの添加は、やや水稲苗の生育を促進すると言えるが、マグネシウムイオンをより低濃度で添加した場合に確認された銀イオンによる水稲苗の生育促進の効果をほぼ失わせることが知られた。
＜比較例5＞
銀イオン濃度8 mg/lの保存イオン原液に平均一次粒子径40 nmの二酸化チタンナノ粒子を1500 mg/l添加した保存原液を用いて、これを遊離ハロゲン及び結合残留ハロゲンの合計濃度が4.0 μmol/l以下の水によって1/500濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.016 mg/l、二酸化チタン濃度が30 mg/lの銀イオン水を作製した。この二酸化チタンを含む銀イオン水を苗床材１平方メートルあたり5リットル均等に添加して、水稲種籾を800 g播種して育苗した。その結果は、播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長が、二酸化チタンナノ粒子を加えずに銀イオンのみを同濃度で加えて苗床材１平方メートルあたり5リットル均等に添加した場合の播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長と比較して、それぞれ0.91倍と0.88倍に低下した。したがって、30 mg/lの濃度で二酸化チタンナノ粒子を添加したことにより、光酸化触媒反応の過剰な進行により水稲苗の生育を逆に阻害する結果となった。
銀イオン濃度8 mg/lの保存イオン原液に平均一次粒子径40 nmの二酸化チタンナノ粒子を1500 mg/l添加した保存原液を用いて、これを遊離ハロゲン及び結合残留ハロゲンの合計濃度が4.0 μmol/l以下の水によって1/500濃度に希釈し、実使用の銀イオン濃度が0.016 mg/l、二酸化チタン濃度が30 mg/lの銀イオン水を作製した。この二酸化チタンを含む銀イオン水を苗床材１平方メートルあたり5リットル均等に添加して、水稲種籾を800 g播種して育苗した。その結果は、播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長が、二酸化チタンナノ粒子を加えずに銀イオンのみを同濃度で加えて苗床材１平方メートルあたり5リットル均等に添加した場合の播種から12日後の種籾30粒あたりの平均苗丈（茎丈）と平均根長と比較して、それぞれ0.91倍と0.88倍に低下した。したがって、30 mg/lの濃度で二酸化チタンナノ粒子を添加したことにより、光酸化触媒反応の過剰な進行により水稲苗の生育を逆に阻害する結果となった。
植物栽培における植物病発生防止のためにこれまで必要とされてきた消毒に代わって、0.0002 mg/l以上0.025 mg/l以下の低濃度の銀イオンを本発明の方法に従って伸長期の植物に与えることにより、消毒剤及び殺虫剤等の農薬の使用量を削減できるあるいは無使用化できる。これにより、農業・林業・園芸・緑地造成といった植物栽培によって成立している産業をより安全で安心なものに転換し、さらには環境配慮型でかつ持続可能な産業に変えることに利用できる。また、このように農薬使用量を減らすあるいは無くすことは、植物の栽培コストを低減できることから、農業・林業・園芸・緑地造成といった植物栽培が関与する産業の収益性を増大することができ、かつ農薬散布等の省力化によるこれら産業の労働力削減に寄与できる。さらには、0.0002 mg/l以上0.025 mg/l以下の低濃度の銀イオンを本発明の方法に従って使用することは、上記のような農薬使用によって繰り返されてきた農薬耐性の植物病原微生物や食害昆虫等の新規な出現を防止することにも効果的である。
PCR：ポリメラーゼチェーンリアクションの略称。（DNAポリメラーゼを用いて、in vitroで生物が保有するDNA分子の全部または一部を連鎖的に増幅する酵素反応のこと。）
16S rRNA：細菌(bacteria)及び古細菌（archaea）等の原核生物が有しているリボソームRNAの一種で、その鋳型となる16S rRNA遺伝子は染色体DNA上にコードされている。
Claims (4)
- 8 mg/l以上の濃度の銀イオン水溶液を保存原液とし、その銀イオン保存原液を植物栽培土壌微生物及び植物栽培養液微生物及び植物の内部共生微生物を完全に排除しない濃度である0.0002 mg/l以上0.025 mg/l以下の実使用濃度となるように、4.0 μmol/l以上の遊離ハロゲン分子、ハロゲン酸化合物、亜ハロゲン酸化合物、次亜ハロゲン酸化合物、クロラミン、ブロモアミン等のハロゲン化合物を含有しない水によって希釈して使用する、溶液状植物育成環境改善剤及びその使用方法。
- 植物栽培土壌微生物、植物栽培養液微生物と植物の内部共生微生物の増殖活性を高める濃度である0.001 mg/l以上2.0 mg/l以下の実使用濃度で亜鉛イオンを配合した請求項１に記載の溶液状植物育成環境改善剤及びその使用方法。
- 植物栽培土壌微生物、植物栽培養液微生物と植物の内部共生微生物の増殖活性を高める濃度である0.005 mg/l以上5.0 mg/l以下の実使用濃度でマグネシウムイオンを配合した請求項１から２に記載の溶液状植物育成環境改善剤及びその使用方法。
- 銀イオンの再活性化促進剤として平均一次粒子径が400 nm以下の二酸化チタン粒子または三酸化タングステン-パラジウム合金粒子または三酸化タングステン-銅合金粒子を0.001 mg/l以上20 mg/l以下の実使用濃度で配合した請求項１から３に記載の溶液状またはゾル状植物育成環境改善剤及びその使用方法。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JPH05139903A (ja) * | 1991-11-13 | 1993-06-08 | Japan Pionics Co Ltd | 切り花保存剤 |
| JP2008150351A (ja) * | 2006-12-14 | 2008-07-03 | Mark:Kk | 酸化チタン等光触媒能を有する成分含有、及び、経根、葉面吸収を目的としたチタンイオンを含む植物栄養剤、葉面散布剤、農薬等組成物。 |
-
2019
- 2019-09-06 JP JP2019163237A patent/JP2021042137A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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| JPH05139903A (ja) * | 1991-11-13 | 1993-06-08 | Japan Pionics Co Ltd | 切り花保存剤 |
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| ENVIRONMENTAL TOXICOLOGY AND CHEMISTRY, vol. 29(9), JPN6019048223, 2010, pages 2072 - 2078, ISSN: 0004364660 * |
| 化学工業, vol. 66(7), JPN6019048227, 2015, pages 548 - 552, ISSN: 0004364663 * |
| 日本土壌肥料学雑誌, vol. 75(2), JPN6019048232, 2004, pages 211 - 216, ISSN: 0004364661 * |
| 日本土壌肥料学雑誌, vol. 88(1), JPN6019048225, 2017, pages 53 - 59, ISSN: 0004364662 * |
| 産総研ＴＯＤＡＹ, vol. 10, JPN6019048230, 2008, pages 21, ISSN: 0004364665 * |
| 長尾将成ら, 日本化学会第87春季年会講演予稿集, JPN6019048228, 2017, pages 2 - 29, ISSN: 0004364664 * |
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