JP7210570B2 - 土壌の改良方法 - Google Patents
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Description
このような肥料成分は、水に溶解した状態で植物体に吸収されることが知られているが、水に溶解していることにより、植物体が吸収できない領域に流出すること問題が知られている。
すなわち、本発明者は、以下の構成により上記課題を達成することができることを見出した。
[2] 上記ナノバブル水を用いた散水を実施する、[1]に記載の土壌の改良方法。
[3] 上記ナノバブル水に含まれる気泡の最頻粒子径が10~500nmである、[1]または[1]に記載の土壌の改良方法。
[4] 上記ナノバブル水に含まれる気泡が、酸素、窒素、二酸化炭素およびオゾンからなる群から選択される少なくとも1種の気体を含む、[1]~[3]のいずれかに記載の土壌の改良方法。
[5] 上記ナノバブル水が、1×108~1×1010個/mLの気泡を有する、[1]~[4]のいずれかに記載の土壌の改良方法。
[6] 上記土壌が、植物体の土耕栽培または養液土耕栽培に用いる土壌である、[1]~[5]のいずれかに記載の土壌の改良方法。
[7] 上記植物体が、花卉類または葉茎菜類である、[6]に記載の土壌の改良方法。
[8] 上記植物体が、アルストロメリア科植物または小松菜である、[6]または[7]に記載の土壌の改良方法。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
これは、詳細には明らかではないが、本発明者は以下のように推測している。
すなわち、後述する実施例の試験1に示す通り、ナノバブル水を土壌に施用した試験区においては、井戸水を土壌に施用し、更に追肥を行った慣行区と比較しても、硝酸態窒素の可給態の量が増加し、土壌が改良されていることが分かる。
これは、ナノバブル水により土壌中の微生物の活動または数が増大し、元肥から可給態への変態が進行し易くなったためと考えられる。
以下に、本発明の土壌改良方法で用いるナノバブル水および任意の成分について詳述する。
本発明の土壌改良方法で用いるナノバブル水は、直径が1μm未満の気泡を含む水であって、上記気泡を混入させた水である。なお、「上記気泡を混入させた水」とは、ナノバブル水の生成に使用する水(例えば、不純物を含む井水)などに起因して不可避的に含まれる上記気泡を含む水を除外する意図である。
ここで、ナノバブル水に含まれる気泡の直径(粒子径)、ならびに、後述する気泡の最頻粒子径および気泡の個数は、水中の気泡のブラウン運動移動速度を、ナノ粒子トラッキング解析法を用いて測定した値であり、本明細書においては、ナノ粒子解析システム ナノサイトシリーズ(NanoSight社製)により測定した数値を採用する。
なお、ナノ粒子解析システム ナノサイトシリーズ(NanoSight社製)では、直径(粒子径)は、粒子のブラウン運動の速度を計測し、その速度から算出することができ、最頻粒子径は、存在するナノ粒子の粒子径分布から、モード径として確認することができる。
これらのうち、土壌がより改良される理由から、酸素、窒素、二酸化炭素およびオゾンからなる群から選択される少なくとも1種の気体を含むことが好ましく、特に、気泡がより長時間残存することができる理由から、酸素を含むことがより好ましい。
ここで、酸素を含むこととは、空気中の酸素濃度よりも高い濃度で含むことをいう。窒素、および、二酸化炭素も同様である。なお、酸素の濃度については、気泡中の30体積%以上であることが好ましく、50体積%超100体積%以下であることが好ましい。
ここで、本発明の土壌改良方法は、上記ナノバブル水を施用する前に、上記ナノバブル水を生成させる生成工程を有していてもよい。すなわち、本発明の土壌改良方法は、例えば、貯水タンク、井戸または農業用水などの水源から水をナノバブル生成装置に取り込み、ナノバブル水を生成させる生成工程と、生成したナノバブル水を施用する施用工程とを有する防除方法であってもよい。なお、水源からの水をナノバブル生成装置に取り込む手法としては、例えば、桶またはポンプ等を用いて水源から汲み上げた水をナノバブル生成装置に供給する手法、および、水源とナノバブル生成装置との間に敷設された流路をナノバブル生成装置に繋いで流路からナノバブル生成装置へ水を直接送り込む手法などが挙げられる。
ここで、図1に示すナノバブル生成装置10は、その内部に液体吐出機30、気体混入機40、および、ナノバブル生成ノズル50を備える。
また、液体吐出機30は、ポンプによって構成され、ナノバブル水の原水(例えば、井戸水)を取り込んで吐出する。気体混入機40は、圧縮ガスが封入された容器41と、略筒状の気体混入機本体42とを有し、液体吐出機30から吐出された水を気体混入機本体42内に流しつつ、気体混入機本体42内に容器41内の圧縮ガスを導入する。これにより、気体混入機本体42内で気体混入水が生成されることになる。
また、ナノバブル生成ノズル50は、その内部に気体混入水が通過することにより、加圧溶解の原理に従って気体混入水中にナノバブルを発生させるものであり、その構造としては、特開2018-15715号公報に記載されたナノバブル生成ノズルと同じ構造が採用できる。ナノバブル生成ノズル50内に生成されたナノバブル水は、ナノバブル生成ノズル50の先端から噴出した後、ナノバブル生成装置10から流出し、不図示の流路内を通じて所定の利用先に向けて送水される。
以上のようにナノバブル生成装置10では、気体混入機40が、液体吐出機30とナノバブル生成ノズル50の間において、加圧された状態でナノバブル生成ノズル50に向かって流れる水(原水)に、圧縮ガスを混入させる。これにより、液体吐出機30の吸込み側(サクション側)で気体を水に混入させるときに生じるキャビテーション等の不具合を回避することができる。また、ガスが加圧(圧縮)された状態で水に混入されるので、ガス混入箇所での水の圧力に抗してガスを混入させることができる。このため、ガス混入箇所において特に負圧を発生させなくとも、ガスを適切に水に混入させることが可能となる。
さらに、液体吐出機30のサクション側に、井戸または水道等の水源から供給される水の流路が繋ぎ込まれており、その流路において液体吐出機30の上流側から液体吐出機30に流れ込む水の圧力(すなわち、サクション側の水圧)が正圧であるとよい。この場合には、上記の構成がより有意義なものとなる。すなわち、液体吐出機30の上流側の水圧(サクション圧)が正圧となる場合には、液体吐出機30の下流側でガスを水に混入させることになるため、液体吐出機30の下流側でもガスを適切に水に混入させることができるナノバブル生成装置10の構成がより際立つことになる。
このような水は、ナノバブル水の発生に供される前に他の処理を施されたものであってもよい。他の処理としては、例えば、pH調整、沈殿、ろ過、および、滅菌(殺菌)等が挙げられる。具体的には、例えば、農業用水を使用する場合、典型的には、沈殿、および、ろ過のうちの少なくとも一方を施した後の農業用水を使用してもよい。
これらのうち、より簡便な操作によって土壌の改良が図れる理由から、上記ナノバブル水を用いた散水を実施する態様が好ましい。
なお、施用の一態様である「散水」の方法は特に限定されず、栽培方法が土耕栽培である場合には、例えば、植物体の全体に水を散布する方法、植物体の一部(例えば、茎または葉など)に水を散布する方法、および、植物体が植えられた土壌に水を散布する方法などが挙げられる。また、栽培方法が養液土耕栽培である場合は、上述したように、灌水による散水であってもよい。
上記ナノバブル水は、更に他の成分を含んでいてもよい。
上記他の成分としては、例えば、農薬、肥料、界面活性剤、凍結防止剤、消泡剤、防腐剤、酸化防止剤、および、増粘剤等が挙げられる。他の成分の種類、および、含有量は特に限定されず、目的に応じて選択可能である。
ただし、本発明においては、上記他の成分として、上記ナノバブル水中においてラジカルを実質的に含まないことが好ましい。なお、「ラジカルを実質的に含まない」とは、上記ナノバブル水の生成に使用する水(例えば、不純物を含む井水)などに起因して不可避的にラジカルが含まれることを除外する意図ではなく、何らかの操作で生成させたラジカルを混入させることを除外する意図である。
本発明の土壌改良方法を適用する土壌は、植物体の土耕栽培または養液土耕栽培に用いる土壌であることが好ましい。
また、上記植物体は特に限定されず、人為的に肥料を与えて栽培する植物体であることが好ましい。
このような植物体としては、例えば、バラ、アルストロメリア、シクラメン、チューリップ、キンギョソウ、ダリア、キク、ガーベラ、および、ラン等の花卉類;
ナス科植物(例えば、ナス、ペピーノ、トマト(ミニトマトを含む)、タマリロ、トウガラシ、シシトウガラシ、ハバネロ、ピーマン、パプリカ、および、カラーピーマンなど)、ウコギ科植物(例えば、タカノツメなど)、ウリ科植物(例えば、カボチャ、ズッキーニ、キュウリ、ツノニガウリ、シロウリ、ゴーヤ、トウガン、ハヤトウリ、ヘチマ、ユウガオ、スイカ、メロン、および、マクワウリなど)、アオイ科植物(例えば、オクラなど)、ならびに、バラ科植物(例えば、イチゴなど)等の果菜類;
キャベツ、玉ねぎ、ねぎ、白菜、ホウレンソウ、レタス、ブロッコリー、小松菜、ニラ、アスパラガス、セロリ、春菊、カリフラワー、にんにく、および、らっきょう等の葉茎菜類;
ダイコン、ニンジン、ゴボウ、カブ、および、レンコン等の根菜類;
ミカン、リンゴ、モモ、ナシ、西洋ナシ、バナナ、ブドウ、サクランボ、グミ、キイチゴ、ブルーベリー、ラズベリー、ブラックベリー、クワ、ビワ、イチジク、カキ、アケビ、マンゴー、アボカド、ナツメ、ザクロ、パッションフルーツ、パイナップル、バナナ、パパイア、アンズ、ウメ、スモモ、モモ、キウイフルーツ、カリン、ヤマモモ、クリ、ミラクルフルーツ、グァバ、スターフルーツ、および、アセロラ等の果樹類;
などが挙げられる。
<試験1の内容>
試験は、千葉県茂原市で栽培したアルストロメリアの農業ハウスにおいて、以下の区分により実施した。
試験区:2017年6月~7月にアルストロメリア(品種:カリオハイブリット)を300株植え付けた農業ハウスにおいて、植え付けから2018年1月末まで、土壌および茎葉への手散水に、下記の方法で生成したナノバブル水を用いた。なお、試験区においては、下記表1に示す元肥の状態から、追肥を行わず、栽培した。
慣行区:2017年6月~7月にアルストロメリア(品種:カリオハイブリット)を300株植え付けた別の農業ハウスにおいて、植え付けから2018年1月末まで、土壌および茎葉への手散水に、井戸水を使用し、ナノバブル水を用いなかった。なお、慣行区においては、下記表1に示す元肥の状態から、2017年10月14日および2018年1月5日に、8株あたり20gの量で追肥〔窒素:リン酸:カリウム=6:3:3(質量比)〕を行い、栽培した。
ここで、散水の頻度および量は、常法に従い、アルストロメリアの生育状況、および、天候等に応じて適宜変更したが、試験区および慣行区で概ね同様となるように調整した。
ナノバブル水は、ナノバブル生成装置〔株式会社カクイチ製作所 アクアソリューション事業部(現:株式会社アクアソリューション)製、100V,10L/minタイプ〕を用いて加圧溶解方式にて水中に気泡(ナノバブル)を発生させることで生成した。
なお、ナノバブル水の生成用に使用した水には、井戸水を用い、気泡を構成する気体には、酸素(工業用酸素、濃度:99.5体積%)を用いた。
また、上記のナノバブル生成装置を用いてナノバブルを発生させる条件は、ナノ粒子解析システム ナノサイトLM10(NanoSight社製)による解析結果が以下となる条件で行った。
・水1mL当たりの気泡の数:5×108個/mL
・気泡の最頻粒子径:100nm
試験区および慣行区において、植え付け時の土壌、2017年10月7日の土壌、2017年11月18日の土壌、2017年12月23日の土壌、および、2018年1月27日の土壌について、Dr.ソイル(土壌養分検定器)を用い、以下の手順で、硝酸態窒素、リン酸およびカルシウムの可給態の量を測定した。結果を下記表1に示す。
(測定手順)
(1)土壌の一部を採取し、採取した土壌に酢酸を添加する。
(2)ろ紙を用いて濾別し、土壌から酢酸で抽出した抽出液を回収する。
(3)回収した抽出液に成分別試薬を添加する。
(4)吸光光度計を使用し、色味から含有量を測定する。
また、リン酸およびカルシウムについてみても、追肥を行わなかった試験区は、追肥を行った慣行区と同等程度の含有量を保持しており、土壌が改良されていることが分かった。
<試験2の内容>
試験は、2018年8月29日(播種)~10月8日(収穫)にかけて長野県小諸市で栽培した小松菜の圃場において以下の区分により実施した。各試験区は、同一のビニールハウス内に設定されている。
試験区2-1:ビニールハウス栽培において、2日に1回の散水に、農業用水を使用し、ナノバブル水を用いなかった。
試験区2-2:ビニールハウス栽培において、2日に1回の散水に、水1mL当たりの気泡数が2×108個/mLに調整されたナノバブル水を用いた。
試験区2-3:ビニールハウス栽培において、2日に1回の散水に、水1mL当たりの気泡数が5×108個/mLに調整されたナノバブル水を用いた。
なお、各試験区では、それぞれ、ビニールハウス内に設置した鉢に播種した小松菜を2鉢ずつ栽培した。
また、散水の量は、常法に従い、小松菜の生育状況、および、天候等に応じて適宜変更したが、3つの試験区の間で概ね同様となるように調整した。
また、試験2では、ナノバブル水1mL中の気泡数による優位性を試験するために、農薬の散布を意図的に実施しなかった。
ナノバブル水は、ナノバブル発生装置(株式会社アクアソリューション製、100V,10L/minタイプ)を用いて加圧溶解方式にて水中に気泡(ナノバブル)を発生させることで生成した。ナノバブル水の生成用に使用した水には、農業用水を用い、気泡を構成する気体の種類は、酸素(工業用酸素、濃度:99体積%)であることとした。
また、ナノバブル水1mL当たりの気泡数は、前述したように試験区2-2では2×108個/mLとし、試験区2-3では5×108個/mLとした。ナノバブル水1mL当たりの気泡数は、例えば、上記のナノバブル発生装置の下流側にナノバブル水の貯留槽を設置し、貯留槽内のナノバブル水をナノバブル発生装置に返送してナノバブル水を系内で循環させ、その循環時間を変えることで調整可能である。
試験区2-1~2-3において、播種時(2018年8月29日)の土壌、および、収穫時(2018年10月8日)の土壌について、上述した試験1と同様の手順で、硝酸態窒素、リン酸およびカリウムの可給態の量を測定した。結果を下記表2に示す。
なお、栽培した小松菜は、各試験区において成長の度合いに殆ど差が見られなかったため、下記表2中の収穫時の値は、各試験区で栽培した小松菜における肥料の吸収率の影響を受けていない値であると言える。
特に、ナノバブル水1mL中の気泡数が5×108個/mLである試験区2-3では、気泡数が2×108個/mLである試験区2-2だけでなく、播種時の土壌よりもカリウムの含有量が増大しており、土壌がより改良されていることが分かった。
以上までに説明したように、試験1および試験2の試験結果から、ナノバブル水による土壌の改良効果が明らかとなった。
30 液体吐出機
40 気体混入機
41 容器
42 気体混入機本体
50 ナノバブル生成ノズル
Claims (5)
- ナノバブル水を土壌に施用し、硝酸態窒素の可給態を増大させることにより土壌を改良する、土壌の改良方法であって、
前記ナノバブル水が、1×108~1×1010個/mLの気泡を有し、
前記ナノバブル水に含まれる気泡の最頻粒子径が10~500nmであり、
前記ナノバブル水に含まれる気泡が、空気または酸素を含み、
前記土壌が、植物体の土耕栽培または養液土耕栽培に用いる土壌である、土壌の改良方法。
ここで、気泡が酸素を含む態様は、空気中の酸素よりも高い濃度で含む態様をいう。 - 前記ナノバブル水を用いた散水を実施する、請求項1に記載の土壌の改良方法。
- 前記ナノバブル水が、5×108~1×1010個/mLの気泡を有する、請求項1または2に記載の土壌の改良方法。
- 前記植物体が、花卉類または葉茎菜類である、請求項1~3のいずれかに記載の土壌の改良方法。
- 前記植物体が、アルストロメリアまたは小松菜である、請求項1~4のいずれかに記載の土壌の改良方法。
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