JP6901385B2

JP6901385B2 - 土壌を生産する方法および農産物を生産する方法

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Publication number: JP6901385B2
Application number: JP2017231300A
Authority: JP
Inventors: 厚子福山; 和久長谷川; 義幸益村; 森　大輔; 大輔森; 博金丸
Original assignee: NIHONSHINKO CO.,LTD.
Current assignee: NIHONSHINKO CO.,LTD.
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2021-07-14
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: JP2019097471A

Description

本発明は、陸上植物を栽培するための土壌改変や陸上植物の成長を促進する方法に関するものである。

近年、炭酸ガス濃度の増加に伴う地球温暖化の問題から、植物や森林の保護とそれらの活性化による必要性がクローズアップされている。
かかる状況下、植物生体の機能的活性化と成長を図る農業技術として、植物生体の内側の内部高電位と表皮サイドの外部低電位とを結ぶ通電体を、外部の表皮サイドより植物生体に差し込み、植物生体の表皮サイドの電位を増大させることにより、植物生体の機能的活性化と成長の促進を図る技術が知られている（特許文献１，２を参照）。

しかしながら、特許文献１，２においては、植物生体の機能的活性化と成長の促進を図る点は開示されているが、植物生体が植栽される土壌に与える影響についてはなんら開示されていなかった。

特開２００９−２７８９６３号公報国際公開パンフレットＷＯ２０１１／０５２２０３

本発明者らは、鋭意検討の結果、植物生体に導電性針を挿入し、それを電極として植物体内に電流を流すことにより、植物を介して土壌の電気伝導度を増大させ土壌改変し、かつ植物の成長を促進できるとの知見を得た。
すなわち、本発明は、陸上植物に導電性針を挿入し、それを電極として植物体内に電流を流すことにより、土壌を改変し、かつ植物生体の成長を促進する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明の方法は、土壌に植栽された陸上植物に導電性針を挿入することにより、植物を介して、土壌の電気伝導度（ＥＣ：Electric Conductivity）を増大させ、土壌改変し、かつ前記植物の成長を促進するものである。

また、本発明の方法は、土壌に植栽された陸上植物の異なる箇所に挿入された両電極を内部組織に接触させた状態で、電極間に電圧を印加することにより、植物を介して、土壌の電気伝導度を増大させ、土壌改変し、かつ植物の成長を促進する。すなわち、電極間に電圧を印加しない場合でも土壌の電気伝導度を向上させることは可能であるが、電圧を印加することにより、土壌の電気伝導度をより増大させることが可能となる。

本発明の方法において、印加する電圧は、１〜１０Ｖの範囲の直流電圧、交流電圧又はパルス電圧であり、電極を挿入する植物の茎の太さに応じて、電圧値が調整されることが好ましく、より好ましくは、１〜７Ｖであり、さらに好ましくは、４〜６Ｖである。これは、電圧を印加する場合に、１Ｖ未満の電圧では、土壌改変効果が充分に発揮されず、また、１０Ｖを超えると、電極を挿入する植物の茎の太さによっては植物生体が焦げてしまうという問題があるからである。

本発明の方法に用いる土壌中の水素イオン指数はｐＨ４．０〜８．０であることが好ましい。ｐＨ８．０より高いアルカリ性土壌の場合、塩基類のイオン化ができ難くなるため植物の成長を阻害する。ｐＨ８．０より高い土壌では、元々、電気伝導度が高いため、本発明による土壌改変効果は得られ難くなる。一方、土壌中の水素イオン指数がｐＨ４．０程度であっても、透水性（酸素）が良い土壌であって、菌根菌が増殖すれば、ｐＨが上昇し、土壌は植物成長にとって良い方向に改変される。通常、酸性土壌は植物が成長し難いと言われるが、例えば、みかん，桃，栗などはｐＨ５．０でも育ち、また、茶やブルーベリーはｐＨ４．０の強酸性土壌でも育つ。しかし、マツの場合には、菌根菌と共生しているため、強酸性土壌は好まず、土壌中の水素イオン指数はｐＨ６．０〜６．５である。なお、本明細書での水素イオン指数は、土壌に水を加えて測定したｐＨ（Ｈ_２Ｏ）を指している。

本発明の方法に用いる陸上植物とは、種子植物、コケ植物又はシダ植物のことであるが、マツ科マツ属の植物であってもよい。昨今の松枯れ問題に対して、本発明の方法を用いて、早期にマツの苗を成長させることが可能である。

本発明の方法において、電極間に太陽光パネルを接続し、陸上植物に電圧を印加させたことが好ましい。１〜１０Ｖという低い電圧を印加するため、太陽光パネルにより発電した電力を利用することが可能である。本発明の方法では、土壌の電気伝導度を増大させて土壌改変し、かつ陸上植物の成長を促進できる。すなわち、植物生体に刺激を与え、電気を流すことによって、植物を介して、土壌の電気伝導度を増大させ土壌を改変し、同時に、植物の成長が促進されることとなる。

本発明の本発明の方法によって、改変された土壌を得ることができ、その土壌を用いて、苗木を生育することにより、果実、塊根、球根、塊茎、若しくは葉の何れかの農産物を収穫できる。本発明の本発明の方法によって、成長促進された植物を得ることができ、その植物から農産物を収穫できる。そして、それらの農産物を用いた果汁、果実酒、漬物など２次的加工食品を得ることができる。

本発明の方法によれば、陸上植物に導電性針を挿入し、それを電極として植物体内に電流を流すことにより、土壌を改変し、かつ植物生体の成長を促進できるといった効果がある。

実施例１の実験の模式図実施例１における試験区構成図１年間の樹丈の平均伸長率の測定結果Ａ区における電位測定結果Ｂ区における電位測定結果月別の樹丈の平均伸長率の測定結果電気伝導度の測定結果実施例１の実験のフロー図

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。

（実験の概要）
図８は、実施例１の実験のフロー図を示している。図８に示すように、まず、ｐＨの異なる２種類の土壌を調製し、それぞれの土壌環境に、同じ大きさ（樹丈約４５ｃｍ）で年齢（２歳）のクロマツ苗をポットに植栽した（Ｓ０１）。実験対象としてクロマツ苗を使用したのは、近年問題になっているマツ枯れへの応用を考慮したからである。また、詳細は後述するが、２種類の土壌の調製は、基本土壌に改良材等を混入し、微酸性土譲区と微アルカリ性土壌区に分けることで行った。
本実験を行うに当たっては、植生を安定させるために２０１６年６月１日から約４カ月の養生期間を設けた（Ｓ０２）。
養生期間の後、ソーラーパネルが繋がれた電極をクロマツ苗に刺し込み（Ｓ０３）、クロマツ苗に、５Ｖ、１Ｖ又は０Ｖの電圧を印加した（Ｓ０４）。なお、０Ｖの電圧を印加するとは、電圧を印加しなかったことを表している。２０１６年９月２７日から２０１７年９月２６日まで実験を行い、その間、定期的に樹丈の伸長率、電位及び電気伝導度を測定した（Ｓ０５）。但し、植物の生理学的理由により冬から春にかけての２０１６年１２月から２０１７年３月までは、実験を中止し、すなわち、電圧を印加せず、またクロマツ苗から電極を取り除いた。そして、２０１７年４月よりソーラーパネルが繋がれた電極をクロマツ苗に再び刺し込み、電圧を印加し、実験を再開始した。

（施術方法について）
図１は、実施例１の実験の模式図を示している。図１に示すように、電極（７ａ，７ｂ）の針を電位数値の高い木の根元部と木の胸高値の２箇所に刺して実験を行った。具体的には、＋極の電極７ａの針をクロマツ苗８の幹（直径約５ｍｍ）の根元部に刺し、−極の電極７ｂの針を電位値の高い胸高値に深さ２ｍｍまで刺し込んだ。
なお、電極７ａを刺し込んだ箇所から電極７ｂを刺し込んだ箇所までの高さＨ_２は２２ｃｍである。また、実験に使用した針は長さ１．５ｃｍの端子付きステンレス製のものである。
電極（７ａ，７ｂ）とソーラーパネル９はニクロム線１０で繋いだ。電圧を印加するエネルギーはソーラーパネル９から供給した。
また、２０１６年１２月から２０１７年３月までの期間は、電極（７ａ，７ｂ）の針を外し電圧印加は中断した。

（試験区構成）
図２は、実施例１における試験区構成図を示している。図２に示すように、土壌性質を変えた微酸性土壌Ａ区（以下、Ａ区とする。）と、微アルカリ性土壌Ｂ区（以下、Ｂ区とする。）を設置した。Ａ区とＢ区には、それぞれ電位別に５Ｖ、１Ｖ、０Ｖのセクションを設け、１連に７ポットずつ設置した。具体的には、Ａ区には、印加する電圧が、５Ｖのポット（１ａ〜１ｇ）、１Ｖのポット（２ａ〜２ｇ）及び０Ｖのポット（３ａ〜３ｇ）を設けた。また、Ｂ区には、印加する電圧が、５Ｖのポット（４ａ〜４ｇ）、１Ｖのポット（５ａ〜５ｇ）及び０Ｖのポット（６ａ〜６ｇ）を設けた。なお、０Ｖのポット（３ａ〜３ｇ，６ａ〜６ｇ）については、電位値の高い位置に針を刺し込み、電圧は印加しないものとした。
また、Ａ区は西側、Ｂ区は東側に配置され、０Ｖのポット（３ａ〜３ｇ，６ａ〜６ｇ）は北側、５Ｖのポット（１ａ〜１ｇ，４ａ〜４ｇ）は南側に配置されている。
このように、ポットを用いて、上記以外の環境をできる限り均一な状態にして実験を行った。

（供試材料）
供試材料のマツとしては、２年生のマツ苗を用いた。図１に示すように、クロマツ苗８の樹丈Ｈ_１は約４５ｃｍである。また、駄温ポット１１は、直径２１ｃｍの７号駄温ポットを用いた。

（供試土壌）
次に、供試土壌について説明する。下記表１は、１ポット当たりの土壌の量及び改良材の施用量を表したものである。

上記表１に示すように、供試土壌は、１ポット当たり土壌３０００ｇ、堆肥３００ｇ、貝化石１５０ｇ、染色汚泥１５０ｇで構成されている。
まず、土壌については、本試験では微生物の影響を抑えるため、水稲の育苗用にも使用されており、透水性も良い福井県加越産（粘土５％）土壌を３０００ｇ用いた。そこに、堆肥３００ｇ（小松電子株式会社製）を入れた。これがｐＨ６．１の微酸性土壌（Ａ区）である。微酸性土壌（Ａ区）に、さらに、竹中産業株式会社製の貝化石であるエンジェル・ハーモニー（登録商標）を１５０ｇ追加した。また、小松精練株式会社製の発泡セラミック素材であるグリーンビズ（登録商標）を加工した染色汚泥１５０ｇを追加し、ｐＨ７．３の微アルカリ性土壌（Ｂ区）を作成した。

下記表２は、Ａ区に設けられたポット（１ａ〜１ｇ，２ａ〜２ｇ，３ａ〜３ｇ）の土壌成分構成を表したものである。また、下記表３は、Ｂ区に設けられたポット（４ａ〜４ｇ，５ａ〜５ｇ，６ａ〜６ｇ）の土壌成分構成を表したものである。

上記表２及び３に示すように、Ｂ区の土壌には、堆肥だけではなく、貝化石や染色汚泥が追加されている。

（測定方法と項目について）
クロマツ苗に一定値の電位を印加し、樹丈の伸長、電位及び電気伝導度の測定を行い評価した。なお、樹の伸長測定方法は中心幹の根元から先端までを樹丈とし、試験開始時の樹丈と測定日の樹丈の樹丈差を伸長量とした。樹丈測定時に、電位についても測定した。

（１年間の樹丈の伸長に関する測定結果）
図３は、２０１６年９月２７日から２０１７年９月２６日までのクロマツ苗の樹丈の平均伸長率の測定結果であり、（１）はＡ区、（２）はＢ区を示している。図３（１）に“５Ｖ”として示したデータは、ポット（１ａ〜１ｇ）の各伸長率の測定データの平均値を示しており、“１Ｖ”のデータはポット（２ａ〜２ｇ）の各伸長率の測定データの平均値、“０Ｖ”のデータはポット（３ａ〜３ｇ）の各伸長率の測定データの平均値を示している。
同様に、図３（２）における“５Ｖ”のデータはポット（４ａ〜４ｇ）、“１Ｖ”のデータはポット（５ａ〜５ｇ）、“０Ｖ”のデータはポット（６ａ〜６ｇ）のそれぞれの各伸長率の測定データの平均値を示している。
図３に示すように、特にＡ区の５Ｖにおいて、２３．３４ｃｍの著しい伸長率がみられ、１Ｖでは１６．３５ｃｍ、０Ｖでは１５．３９ｃｍの伸長率を示した。また、Ａ区と比較してＢ区は、５Ｖでは１７．５ｃｍ、１Ｖでは９．３ｃｍ、０Ｖでは１１．２ｃｍの低い伸長率だったが、Ａ区同様、Ｂ区も５Ｖに大きな成長がみられる結果となった。

（電位測定結果）
図４は、Ａ区における電位測定結果であり、（１）は５Ｖの電圧を印加した場合、（２）は１Ｖの電圧を印加した場合、（３）は０Ｖすなわち電圧を印加しなかった場合を示している。
図４（１）に示すように、５Ｖの電圧を印加した場合は、２０１７年６月７日（実線）の電位が最も高い値であることが判る。
また、図４（２）に示すように、１Ｖの電圧を印加した場合においても、２０１７年６月７日（実線）の電位が最も高い値となっている。同様に、図４（３）に示すように、０Ｖすなわち電圧を印加しなかった場合においても、２０１７年６月７日（実線）の電位が最も高い値となっている。

図５は、Ｂ区における電位測定結果であり、（１）は５Ｖの電圧を印加した場合、（２）は１Ｖの電圧を印加した場合、（３）は０Ｖすなわち電圧を印加しなかった場合を示している。
図５（１）に示すように、５Ｖの電圧を印加した場合は、Ａ区と同様に、２０１７年６月７日（実線）の電位が最も高い値であることが判る。
また、図５（２）に示すように、１Ｖの電圧を印加した場合においても、２０１７年６月７日（実線）の電位が最も高い値となっている。同様に、図５（３）に示すように、０Ｖすなわち電圧を印加しなかった場合においても、２０１７年６月７日（実線）の電位が最も高い値となっている。

（月別の樹丈の伸長に関する測定結果）
図６は、クロマツ苗の月別の樹丈の平均伸長率の測定結果であり、（１）はＡ区、（２）はＢ区を示している。グラフ中の各データは、図３と同様に、各ポットの平均値を示したものである。
図６に示すように、月別の伸長率を確認すると、Ａ区、Ｂ区のいずれにおいても測定日２０１７年６月７日に著しい伸長率が認められた。

（電気伝導度の測定結果）
図７は、電気伝導度の測定結果であり、（１）はＡ区、（２）はＢ区を示している。ここでも、各データは、図３及び図６と同様に、電位毎の各ポットの電気伝導度の測定データの平均値を示している。
測定を行った日は、本実験開始前日の２０１６年９月２６日、２０１６年１２月２２日及び２０１７年６月１６日である。なお、２０１７年６月１６日における分析は、２０１７年６月７日に採取した土壌について測定したものである。
土壌のサンプリングは、５Ｖのポット（１ａ〜１ｇ，４ａ〜４ｇ）、１Ｖのポット（２ａ〜２ｇ，５ａ〜５ｇ）及び０Ｖのポット（３ａ〜３ｇ，６ａ〜６ｇ）の各鉢の表層５ｃｍから一鉢につき約１０ｇを採取して行った。

まず、Ａ区については、図７（１）に示すように、５Ｖのポットの場合は、２０１６年９月２６日の時点では２３μＳ／ｃｍであり、２０１６年１２月２２日においても２４μＳ／ｃｍとほぼ変わらない数値であったが、２０１７年６月１６日の時点では４７μＳ／ｃｍとなっている。
また、１Ｖのポットの場合は、２０１６年９月２６日の時点では２３μＳ／ｃｍであり、２０１６年１２月２２日においても２２μＳ／ｃｍとほぼ変わらない数値であったが、２０１７年６月１６日の時点では４７μＳ／ｃｍとなっている。
０Ｖのポットの場合は、２０１６年９月２６日の時点では２３μＳ／ｃｍであり、２０１６年１２月２２日においても２４μＳ／ｃｍとほぼ変わらない数値であったが、２０１７年６月１６日の時点では３７μＳ／ｃｍとなっている。
したがって、Ａ区においては、５Ｖ、１Ｖ及び０Ｖのいずれのポットについても、２０１７年６月１６日の測定において最も高い数値を示した。

次に、Ｂ区については、５Ｖのポットの場合は、２０１６年９月２６日の時点では４４μＳ／ｃｍであり、２０１６年１２月２２日では３９μＳ／ｃｍであったが、２０１７年６月１６日の時点では４８μＳ／ｃｍとなっている。
また、１Ｖのポットの場合は、２０１６年９月２６日の時点では４４μＳ／ｃｍであり、２０１６年１２月２２日では３８μＳ／ｃｍであったが、２０１７年６月１６日の時点では５０μＳ／ｃｍとなっている。
０Ｖのポットの場合は、２０１６年９月２６日の時点では４４μＳ／ｃｍであり、２０１６年１２月２２日では４１μＳ／ｃｍであったが、２０１７年６月１６日の時点では５８μＳ／ｃｍとなっている。
したがって、Ｂ区においても、５Ｖ、１Ｖ及び０Ｖのいずれのポットについても、２０１７年６月１６日の測定において最も高い数値を示した。
したがって、かかる時期における土壌溶液中の塩類濃度が最も高いといえる。

以上から、月別の樹丈の伸長率が高い時期において、電位や電気伝導度の測定結果についても高い数値が示されていることがわかる。したがって、樹丈の伸長率の高さと電位や電気伝導度の測定結果との関連性が認められる。

（測定結果についての評価）
試験開始から一年後に、微酸性土壌のＡ区に著しい成長がみられた。特に試験区で最も高い電圧を印加した５Ｖに高い伸びが確認された。一方で、微アルカリ性土壌のＢ区はＡ区に比較し低い伸びを示す結果となったが、５Ｖに最も高い伸びが認められた。さらに、Ａ区、Ｂ区の両区で土壌溶液中の塩類濃度の上昇も確認され、電位と植物の成長の関係が示された。

本発明の方法は、環境の回復・保全や土壌改良に有用である。

１ａ〜１ｇ，２ａ〜２ｇ，３ａ〜３ｇ，４ａ〜４ｇ，５ａ〜５ｇ，６ａ〜６ｇ，ポット
７ａ，７ｂ電極
８クロマツ苗
９ソーラーパネル
１０ニクロム線
１１駄温ポット
Ｈ_１樹丈
Ｈ_２高さ

Claims

土壌に植栽された陸上植物の根元部と胸高値の２箇所に挿入された両電極を内部組織に接触させた状態で、電極間に電圧を印加することにより、前記植物を介して、土壌の電気伝導度を増大させ、土壌改変し、改変された土壌を生産する方法。
印加する電圧は、１〜１０Ｖの範囲の直流電圧、交流電圧又はパルス電圧であり、電極を挿入する植物の茎の太さに応じて、電圧値が調整されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記土壌において、水素イオン指数がｐＨ４．０〜８．０であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
前記陸上植物がマツ科マツ属の植物の場合には、前記土壌において、水素イオン指数がｐＨ６．０〜６．５であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
請求項１〜４の何れかに記載の方法によって生産された土壌を用いて、苗木を生育して収穫する、果実、塊根、球根、塊茎、若しくは葉の何れかの農産物を生産する方法。
請求項５に記載の農産物を生産する方法によって生産された農産物を用いる、果汁、果実酒、漬物を含む２次的加工食品を生産する方法。