JP4369474B2 - 養液栽培用基材及びマット - Google Patents

Description

本発明は、植物が必要とする栄養分を正確な量で供給し続けることにより各種の植物を高品質、高収量で栽培する技術において、植物体を起立状態に維持し栄養分や水分を保持し、充分な通気性、排水性を確保して植物を健全に生育させるための養液栽培用基材及びマットに関する。

近時、セロリ、メロン、レタス、トマトなどの野菜、いちごなどの果実、バラ、カーネーションなどの花卉類の栽培において、栄養分をほとんど含有しない基材に植えつけ、適正に配合された栄養溶液を供給して、雑菌に汚染されない状態で速成栽培し、高品質、高収量を確保する養液栽培が普及しつつある。
養液栽培の基材としては植物体を維持し得る硬度と空気及び水溶液を保持できる空隙を有し、しかも排水性がよく、保肥性があり、根張りのよいこと、清潔な素材であることなどが要求される。
従来、砂、礫耕栽培などがあるが、硬く滑らかな表面を有する粒子では根の張りが悪い。現状では根張りの良さ、空隙率の高さなどの見地からロックウールが広く使用されている。
本出願人は椰子の果肉を繊維の配列方向と垂直方向に押圧し、しかる後、断裁したブロックと、断裁の際同時に発生する繊維及び粉末を含有する植物の植込み材料を提供してきた。しかしながら、椰子の果肉には、根を萎縮させて植物にとって有害なタンニンが含有されている。タンニンを除去するため需要者が、使用に先立ち水浸漬・排水を繰返し、タンニンを含む赤褐色の水を廃棄して使用するようにしていた。この操作は煩雑であるため、特開平６−６２６８７号公報において、予めタンニンを除去したアク抜き製品を提案した。これは大量の金属鉄が存在する水に椰子の果肉を浸漬してタンニンを溶出させ、膨潤した椰子の果肉を押圧して、再度大量の金属鉄が存在する水槽に戻してタンニンを溶出させる操作を繰返すものである。

金属鉄の存在は、水槽内においてタンニンの溶出を促進させる効果を有するが、同時に果肉がＦｅ_２Ｏ_３として０．２質量％以上もの鉄を含有する結果となる。鉄は植物にとって必要な微量元素ではあるが、多すぎると植物の葉を黒化させ植物を萎縮させる弊害があることが判明した。本出願人は椰子の果肉に含有される鉄分を最小限に抑制しながらタンニンを効率的に除去する方法を研究した。
すなわち、本発明は、椰子の果肉を繊維の配列方向と垂直に押圧した後断裁したブロックと、椰子の果肉に由来する繊維及び粉末と好ましくは植物の炭化物を含有し、ｐＨが６．０〜６．５であり、断裁したブロック、繊維及び粉末が、温度２０℃、湿度５０％で３日間放置した試料におけるタンニン含有量が１質量％以下であり、鉄含有量がＦｅ_２Ｏ_３に換算して０．０１ないし０．１０質量％であることを特徴とする養液栽培用基材、及びこの養液栽培用基材を、ポリオレフィン系繊維を用いた不織布からなる袋に充填したことを特徴とする溶液栽培用マットである。
本発明は、椰子の果肉からなる植物の植込み材料において、鉄分の含有量がＦｅ_２Ｏ_３に換算して０．０１〜０．０５質量％の範囲であることを要する。椰子の果肉を水槽に浸漬してタンニンを除去する工程において、水槽に金属鉄を浸漬すると鉄から溶出するわずかな鉄イオンがタンニンと結合して不溶物となり、タンニンと鉄の溶出を促進する。本発明者は椰子の果肉を繊維の配列方向とほぼ垂直に押圧した後、断裁して、水が自由に通過できる袋に入れて袋毎金属鉄と共に曝気水槽に１２時間以上浸漬した後脱水する工程を経た後、次回のタンニン除去のための水浸漬工程では、金属鉄を共存させなくとも効率よくタンニンが溶出する事実を見出して本発明を完成したものである。すなわち、本発明においては、２回目以降の水槽浸漬工程では金属鉄を共存させなくとも、タンニンの溶出が効率よく行われるものである。
本発明によれば、タンニンを極度に減少させながら、鉄分も過剰にならず、理想的な養液栽培用基材が得られた。更にプラスチック製の繊維からなる不織布製の袋に充填して使用すると、袋底に穿孔を設けなくとも排水され、通気性もよく、袋素材の強度が維持され、基材が漏れ出すこともなく栄養液の循環使用が容易になった。

本発明の基材は椰子の実の果肉部、すなわち、椰子の実から種子及び種子殻を除去した残部であり果皮も包含する。果皮は薄いためあえて除去する必要がない。この植込み材料は水浸と脱水を繰返した多孔性の果肉部の断裁物の乾燥製品であり、水に浸漬すると膨潤し、１．５〜２倍に体積が膨張する。
椰子の果肉に由来する基材は一見乾燥しているが、有機性物質の特徴としてある程度の結合水を含有し、且つ、周囲の湿度及び温度によりその含有量が変化する。したがって、タンニンや鉄分の含有量を表現するためには基準として２０℃、相対湿度５０％の条件下に３日間放置した試料を基準試料として測定する。
基材のタンニン含有量は基準試料に対して１質量％以下、好ましくは０．６質量％以下、より好ましくは０．４質量％以下である。タンニン含有量が１質量％を越えると根の成長を阻害し、植物の成長に悪影響を与える。タンニン含有量は可及的に少ないことが好ましく、前もって水浸漬と脱水を繰返してアク抜きを行って使用することもできる。本発明は椰子の果肉を断裁した後に、水が通過できる袋に詰めて金属鉄と共に曝気水槽内でタンニンを溶出させる。
本発明基材はタンニン量が極度に少なく鉄の含有量がＦｅ_２Ｏ_３に換算して０．１質量％以下であるため、鉄分に起因して外観はやや黒褐色である。通常の椰子の果肉中の鉄分含有量は痕跡程度であるが、本品はＦｅ_２Ｏ_３に換算して０．０１〜０．１０質量％、好ましくは０．０２〜０．０５質量％である。０．１０質量％を越えると植物の葉が黒ずみ、生育に悪影響を及ぼすおそれがあり、０．０１質量％以下ではタンニンの溶出作業が効率的に行われ難い。
鉄分は植物の発育に必須の微量成分であり、葉緑素の光合成に関与するが、過剰であっては植物の葉を黒化して生育を阻害する。更に、特開平６−６２６８７号公報に開示した通り、椰子の果肉中のタンニンを溶出させるにあたって、金属鉄の存在はわずかに溶出するＦｅイオンが溶出したタンニンと結合し、タンニンの溶出を早めるものと推測される。タンニンの溶出を早めるためには水槽中に金属鉄を共存させることが好ましいが、この場合には大量の鉄分が椰子の果肉に吸着され鉄分過剰に陥る。従来の技術においては、椰子の果肉の水槽浸漬操作を２回以上、３回も４回を行ったが、本発明においては、１回目に金属鉄を水槽中に共存させて曝気を行えば、２回目以降は金属鉄を共存させなくともタンニンの除去が円滑に行われる。水槽浸漬、脱水工程を４回繰返せば、鉄分０．１０質量％を越えずにタンニン含有量１質量％以下にすることが可能である。得られた養液栽培用基材のｐｈは６．０〜６．５である。
更に、この栽培用基材は椰子の実の果肉に由来し、少なくとも１回の押圧と２回以上の水浸、脱水工程を経た後乾燥させた加工物であり、ブロックと粉末と繊維を含有するものである。ブロックとは長径３ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上の塊状物であり、繊維とは長さ０．３〜５ｃｍ、好ましくは０．５〜３ｃｍの繊維状物である。残余が粉末である。ブロック：繊維：粉末の比率は３０〜９２：４〜４０：３〜３０、好ましくは４０〜８８：６〜２０：６〜２０である。
この他に好ましくは２〜８重量％の炭化物を配合する。炭化物とは植物に由来する炭化物であり、根腐れを防止する効果を有し、一般に粒状物を用い、特に椰子に由来する炭化物が好ましい。
繊維は過剰の水分を容器の底から排出するための導管の役割を有し、粉末は過剰の水分を基材全体にまんべんなく分配し、ブロックがこの余剰水分を吸収し膨潤するため、植込み材料全体としては水はけが良く、しかも保水性、保肥性があり、相矛盾する水はけと保水性、保肥性の両特性を併有するものである。
このような基材を製造するにあたっては、繊維方向に４〜５分割した舟の形状の椰子の実の果肉を、果肉の厚みの約１／２〜１／１０程度に繊維の配列方向とほぼ垂直方向に押圧する。この押圧方向は正確に垂直である必要はなく、単に繊維が折れたりしないように、且つ繊維と繊維の間隔を極度に短縮させられればよい。その結果、繊維間の組織が破壊し、タンニンが溶出し易くなるものと推測される。
この圧縮した果肉を、５〜５０ｍｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍの大きさのブロックに切断する。切断に際しては、所望の大きさのブロックの他に、多少の粉体や繊維も生じる。特に、周速８００〜５０ｍ／分、好ましくは６００〜１００ｍ／分の回転刃を用いで高速で切断する場合にはブロックも得られるが粉体と繊維の比率が増加する。
得られた断裁物を水を通過させ、椰子の果肉に由来する粉末を通過させない布からなる袋に収納し、金属鉄と共に槽底に噴気孔を設けた水槽に入れる。噴気孔からブロワーで曝気しながら１２時間以上膨潤させる。金属鉄としては、通常の鋼板を用いる。また、浸漬した水は黒褐色に変色する。
１２時間以上曝気した果肉は膨潤しているため、これを脱水機により脱水し、再度金属鉄が存在しない曝気槽において１２時間以上曝気する。この操作を１回行っても本発明の効果が得られるが、好ましくは再び金属鉄の存在しない曝気槽中に１２時間以上以上浸漬し、この操作を２〜３回繰返す。この操作を繰返す度に金属鉄が存在しなくとも浸漬した水の着色度が低下し、タンニンの溶出量が減少していく。タンニンの溶出操作を終了した後、果肉を熱風乾燥する。熱風乾燥することにより基材中の微生物は死滅し、植物の育成用基材として使用した場合に病原菌により植物の生育が妨げられるおそれがない。本発明の基材はｐＨ６．０〜６．５である。
場合によっては、粉体を篩分けし、主としてブロックと繊維とからなる基材を使用することもできる。この際、分離される粉体は種子の発芽用苗床やメリクロン栽培における幼植物の基材として用いることができる。
本発明基材はそのまま養液栽培の基材として使用してもよいが、天然の、或いはプラスチック製繊維からなる布製の袋に充填して使用することが好ましい。不織布製の袋は水はけがよく、且つ椰子の果肉からなる粉末を漏出しないので養液栽培用基材の目減りが少ない。
プラスチック繊維としてはポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等公知の樹脂繊維である。また、天然繊維も含めて公知の繊維は全て使用できる。特にポリプロピレン、ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンなどのポリオレフィン系繊維からなる袋は、製袋するにあたって容易にヒートシールできて好ましい。不織布製造にあたっては接着剤などを使用せず、ニードルパンチング法のように機械的に繊維同士を絡み合わせた素材が好ましい。
不織布の厚みは０．５〜２ｍｍ、好ましくは０．７〜１．５ｍｍである。目付は１５〜７０ｇ／ｍ^２、好ましくは２０〜６０ｇ／ｍ^２、より好ましくは３０〜５０ｇ／ｍ^２である。
長期の栽培に耐えるためには強い不織布が必要であり、ＪＩＳ １０８に準拠して測定した５ｃｍ角の試料の引張強度は３ｋｇ以上、好ましくは４ｋｇ以上、より好ましくは５ｋｇ以上である。同じくＪＩＳ １０８に準拠して測定した引裂強度は０．０１ｋｇ以上、好ましくは０．０５ｋｇ以上、より好ましくは０．１ｋｇ以上である。
袋の形状はガセット折込み袋が好ましい。ガセット袋とは袋の両脇或いは底に、フィルムを襞状に折り込んで融着した袋である。内容物を入れると襞が広がり、折り込み幅の２倍の厚さの直方体に近い形状の袋になる。ガセットの折込み幅は植物の根の長さに対応し、植物の種類により異なる。一般に広く養液栽培される植物としてはセロリ、メロン、レタス、とまと、いちご、バラ、カーネーションなどが挙げられる。根の短い植物に関してはガセット折込み幅３．８ｃｍ、幅３０ｃｍ、長さ９０ｃｍの袋を用いる。この場合、内容物を充填して口を閉じると高さ約７．５ｃｍの直方体に近い形状となり、これで充分に根張りできる。根の長い植物に関してはガセット折込み幅５ｃｍ、幅２０ｃｍ、長さ９０ｃｍの袋を用いる。この場合、内容物を充填して口を閉じると高さ約１０ｃｍの直方体に近い形状となり、これで充分に根張りできる。
使用にあたっては、例えばメロンの場合には上面の中央部に長さ方向に５個の植込み穴を設け、この穴に、同一の栽培基材で育てた苗を基材ごと載置するのみで植付けることができる。苗の基部には栄養液を供給するノズル先端を開口させ、このノズルから調整した濃度の栄養液の調整した量を供給する。
本発明においてはプラスチック繊維製の袋を使用しているので、袋底に排水用の孔を穿設する必要がなく、袋の脇部及び底面のあらゆる部位から余剰の水分が排出され、同時に空気が供給される。不織布は多くの細孔を有し、これらの各々の細孔は微細であるため、栽培用基材の破片すら流出させないと共に、根が延びるにはこの細孔は小さすぎ、不織布を通過して根が伸び出す心配がない。
したがって、栽培袋から流出する排水は固形物を一切含有しないため、ノズルの目詰まりや、固形物の除去方法について配慮する必要がなく、成分調整して再使用する効率的方法を容易に採用することができる。その結果、細かいひげ根が発達し、養分の吸収が活発化すると共に繰返し使用しても残ったひげ根が新しい植物の成長を阻害せず、８回に及ぶ繰返し使用が可能である。使用後の基材は土壌に鋤き込むことにより、土壌を肥沃化させることができる。

（１）椰子の果肉に由来する基材の製造
ここやしの果実から種子と硬い椰子殻を除去した。果皮付の果肉を４分割し、扁平に押圧して約１／３の厚さにした。この押圧品を、約１５ｃｍの腕の先端に切断刃を有する３本の回転刃を、中心から延出した断裁機を用い、回転刃を４００ｒｐｍで回転して断裁した。得られた断裁物は長径３ｍｍ以上のブロック７０質量％、長さ０．３ｃｍ以上の繊維１５質量％、粉末１５質量％であった。得られた断裁物を使用済の織布からなる米袋に膨潤するゆとりを持たせて装入した。
コンクリート製の水槽の底に、上面に一定間隔で曝気孔を有する曝気管を配設し、曝気管と曝気管の間に鉄板を敷き、その上に袋詰め椰子の果肉の断裁物を並べ水を張って、曝気管から空気を送入しながら１２時間以上放置した。翌日、水は黒褐色を呈し断裁物は膨潤していた。この断裁物を袋毎脱水し、再び水槽に並べ鉄板を入れずに曝気のみを１２時間以上行った。この操作を更に１２時間以上繰返してタンニンを放出させた。この水浸漬、曝気、脱水作業を４回繰返した。各回において得られた断裁果肉の一部を乾燥し、２０℃、５０％ＲＨで３日間放置後、そのタンニン含有量、水分及び鉄分を測定し表１に示した。なお、ｐＨは６．２であった。

３回目の浸漬・脱水品を袋から出し、２００℃の熱風で３０分乾燥した。更にこの植込み基材に椰子の種皮を蒸し焼きして得られた炭化物を外割りで５％配合した。
（２）充填袋の製造
直鎖状ポリエチレン系繊維を用いてニードルパンチ法で製造した厚さ１ｍｍ、目付４５ｇ／ｍ^２の不織布を用いてガセット折込み幅５ｃｍ、幅３０ｃｍ、長さ９０ｃｍの袋を製造し、この中に（１）の基材を充填し、袋口を熱融着した。この不織布の５ｃｍ角のＪＩＳ １０８に準拠して測定した引張強度はタテ９ｋｇ、ヨコ５ｋｇ、引裂強度は０．１ｋｇであった。
（３）メロンの養液栽培
得られた養液栽培用マットをビニールハウス中の栽培樋に互いに密着させて配置した。したがって基材の厚みはほぼ１０ｃｍであった。各マットの長さ方向の中央部に等間隔に３個の穴を設け、この穴にメロンの苗を根ごと載置した。植物の成長は早く、８ケ月弱で大型で味のよいメロンが得られた。
一方、養液栽培用基材としてＦｅ_２Ｏ_３として０．１６％、タンニン０．３％を含有する資材を用いた以外は実施例と同様に行った比較例においては葉がやや黒ずみ、発育が遅く、収穫まで８ケ月強を要し、大きさ、味共に本実施例で得られたメロンより若干低下していた。
本実施例では、連続して栽培し５作目も１作目と遜色のない効果が得られ、更に連作を続行中であるが、比較例においては果実が小型化してきた。
したがって、比較例においては５作目で中止し、内容物を畑土にすき込み、畑土壌の肥沃化に供した。

本発明基材は養液栽培のみでなく、各種花卉類の鉢植え用の土壌、各種野菜の土耕用基材としてそのまま、或いは他の基材と混合して土壌に用いると植物が活性化し、土壌が肥沃化し、収穫物の収量、品質共に向上する。
本発明基材は元来、植物の栄養素を含まないが保肥性が高く、養液栽培において、肥料が多すぎた場合でも余分の肥料は基材中に保持される。また、２〜３日栄養の補給を怠った場合でも、基材中に保存された肥料が徐々に放出し、植物の生育に及ぼす甚大な被害を回避することができる。

Claims (10)

1. 椰子の果肉を繊維の配列方向と垂直に押圧した後断裁したブロックと、椰子の果肉に由来する繊維及び粉末を含有する植物の栽培用基材であって、上記基材が、温度２０℃、湿度５０％で３日間放置した試料におけるタンニン含有量が１質量％以下であり、鉄含有量がＦｅ_２Ｏ_３に換算して０．０１ないし０．１０質量％であることを特徴とする養液栽培用基材。
2. タンニン含有量が０．６質量％以下であり、鉄含有量がＦｅ_２Ｏ_３に換算して０．０２ないし０．０５質量％であることを特徴とする請求項１記載の養液栽培用基材。
3. 椰子の果肉からなるブロックと繊維と粉末を、水を通過させて粉末を通過させない袋に装入し、金属鉄と共存させて曝気することにより得られた請求項１記載の養液栽培用基材。
4. 基材のｐＨが６．０〜６．５であることを特徴とする請求項１又は２記載の養液栽培用基材。
5. 椰子の果肉を繊維の配列方向と垂直に押圧した後断裁したブロックと、椰子の果肉に由来する繊維を含有する植物の栽培用基材であって、上記基材が、温度２０℃、湿度５０％で３日間放置した試料におけるタンニン含有量が１質量％以下であり、鉄含有量がＦｅ_２Ｏ_３に換算して０．０１ないし０．１０質量％であることを特徴とする植物栽培用基材。
6. 椰子の果肉の断裁物に加えるに、植物の炭化物を含有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載する記載の養液栽培用基材。
7. 椰子の果肉に由来する粉末を含有する植物の栽培用基材であって、上記基材が、温度２０℃、湿度５０％で３日間放置した試料におけるタンニン含有量が１質量％以下であり、鉄含有量がＦｅ_２Ｏ_３に換算して０．０１ないし０．１０質量％であることを特徴とする幼植物栽培用基材。
8. 請求項１ないし請求項６記載の養液栽培用基材を、ポリオレフィン系繊維を用いた不織布からなる袋に充填したことを特徴とする溶液栽培用マット。
9. ポリオレフィン系繊維がポリエチレンであることを特徴とする請求項８記載の養液栽培用マット。
10. 不織布からなる袋がガセット袋であることを特徴とする請求項８又は９記載の養液栽培用マット。