JPH0539244U - 種子・育苗用栽培床 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 キトサン−パルプ複合多孔質体で植物栽培床
を構成する。 【効果】 発芽率の向上が図れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、キトサン−植物繊維複合多孔質体を種子・育苗用栽培床として利用 することに関わる。

【０００２】

【従来の技術】

従来、種子の播種はその大部分が煩雑で多大な労力が必要とされる手作業によ って行われている。これは、種子の形状や大きさが様々で機械化が困難であるこ とに起因している。 例えば種子を等間隔に播種する場合は、直径数mm以上の種子については一部機械 蒔きが可能であるがその大部分が、また直径１mm以下の種子については殆ど全て の種子が煩雑で多大な労力のかかる手蒔きによって播種を行なわなければならな い。 現在まで機械化以外の簡易的な方法によりこの点に注目して考案されたものとし て、水溶性紙上の希望する位置に粘着剤をドット状に付けたものが市販されてお り、水耕および土耕の育苗に関する播種に利用されている。

【０００３】 一方、キトサンは、カニやエビの殻から得られるキチンの脱アセチル化したも のであり、セルロースに次ぐバイオマスとして知られている。このキチンについ ても、種々の用途開発が進展している。また、キトサンは、植物病原菌であるフ ザリウム等に抗菌性を示すことがin vitroのレベルでは知られている。 また、キトサンと植物繊維を組み合わせればキトサン単独使用に比べ力学的強度 等を向上させることができるので生分解性の農業用シート（特開平２−２３０３ 号公報）や多用途抄造体（特開平２−２００８９４号公報）等への利用法が開発 されているが、これらのキトサン−植物繊維複合体は単にシート状であり、また 、これらには一般的に強度を持たせるために強度増加剤が使用されているため、 通気性や透水性が良くないという欠点があり、栽培床としては不充分である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は上述従来技術の実情に鑑み、キトサン−植物繊維複合体を利用し栽培 床としての優れた機能を有する種子・育苗用栽培床を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案者らは、キチン、キトサンの利用を考える過程で、キトサンと植物繊維 を組み合わせて製造した多孔質体が、優れた通気性や透水性を持つこと、種子か ら分泌される酵素や土中微生物によって分解されること、植物病原菌であるフザ リウム等に抗菌性を発揮すること、植物栽培床として利用できることを見出し本 考案に至った。 即ち、本考案は、キトサン−植物繊維複合多孔質体からなる種子・育苗用栽培床 である。 本栽培床によれば発芽期間の短縮、発芽率の向上、生育期全般にわたる苗の生長 促進等を図ることができる。

【０００６】 以下、本考案を詳述する。 まず、本考案における種子・育苗用栽培床（以下、栽培床という。）とは、植物 種子を直播し、発芽期から育苗期にある苗の栽培に用い得る床をいい、水耕、土 耕のどちらにも適用できるものである。種子用栽培床、育苗用栽培床としてそれ ぞれ単独で用いることもできる。又、土耕の場合、本考案の栽培床は苗移植後の 土壌中での育苗においても、苗を栽培床から取り出し土壌に移植することなしに 、栽培床ごと土壌へ配置することができ、苗移植後、収穫までの期間にもそのま ま使用できる。これは、本栽培床の生分解性で土壌中で分解・消失するからであ る。

【０００７】 又、栽培床の形状は特に限定されず、シート状、それより厚い板状あるいは長 い棒状等、対象とする植物により選定すればよい。一般に種子用栽培床の方が、 育苗用栽培床に比べ、薄くてよく、より高い透水性、通気性が要求される。種子 用としては１〜５mm厚程度、育苗用としては１０〜２５mm厚程度が一般的である が、栽培床の形態により適宜、選定する。例えば、水耕の場合、あらかじめ種子 を粘着剤でつけたシート状の床を水耕栽培装置に配置することによって、希望す る位置に種子を播種し栽培に用いることができる。理由は明確ではないが、本考 案の栽培床はこまつな、トマト、サラダナ等に特に好適である。

【０００８】 次に、本考案において、キトサン−植物繊維複合多孔質体（以下、単に多孔質 体という。）としてはキトサン及び植物繊維を主原料とする構造体であって、好 ましくは嵩比重０．０１〜０．１ｇ／ｃｃであるキトサン複合多孔質体である。 このキトサン複合多孔質体は、植物繊維による網状組織中にキトサンがフィルム 状に入り込んだ特徴的な構造を有しており、軽量で力学的に強い構造体を実現し ている。

【０００９】 ここに植物繊維（以下、単に繊維という。）とは、木材、穀物等を由来とする 木材または穀物繊維ならびに水溶性植物繊維等である。木材繊維としてはモミ、 トドマツ等の針葉樹由来の繊維、広葉樹由来の繊維または竹などであり、例えば パルプ繊維として入手できるものである。また穀物繊維としては大豆等の外皮由 来の繊維等であり、例えば、大豆圧搾残渣（おから）等を利用できる。これら繊 維の主成分はセルロースであって、性質として水不溶性の高分子であり、かつ、 表面に親水性の活性基をもち、キトサンとの定着性を有する特徴を有するもので あればよい。また、形状として繊維状を呈することが必要で、さらに短繊維より 長繊維のものが好ましい。好ましい繊維としては、製紙用パルプ、瀘紙粉末等を 挙げることができる。繊維平均長としては２．０〜５．０mm、平均幅２０〜５０ μｍ程度が好ましい。繊維長が短ければ充分な補強効果が得られず、また長すぎ てもそれ以上の効果が得られることなく均一分散性やハンドリング性も低下する 。この他、結晶セルロースもその形状を問わず用い得る。また、水溶性植物繊維 を用いても多孔質体を調製することが可能である。特に好適なものとして米ヌカ ヘミセルロース、高メトキシルペクチンを挙げることができる。ここで水溶性植 物繊維としては、その由来問わず、植物由来多糖類、海藻由来多糖類、微生物由 来多糖類、及び化学修飾多糖類等があげられる。植物由来多糖類としては、グア ガム、ローカストビーンガム、タラガム、ペクチン、マンナン、ヘミセルロース 、β−グルガン等の穀物ガム質が例示され、海藻由来多糖類としては、アルギン 酸、カラギーナン、ファーセレラン等があり、微生物由来多糖類としては、キサ ンタンガム、プルラン等があげられるし、化学修飾多糖類としては、ポリデキス トロース、カルボキシルメチルセルロース等があげられる。上記原料繊維はキト サンとの親和性、定着性をもつことが必要であるので、場合によっては、予め一 定期間酸性溶液に浸漬しておくか酸化処理等を施してもよい。キトサンとの定着 性が弱ければ強度低下を招き易いからである。

【００１０】 また、キトサンはキチンの脱アセチル化物であり、製法等は問わずに用いるこ とができる。キトサンの重合度及び脱アセチル化度は、キトサンの溶解性、定着 性、安定性等に影響を及ぼし、重合度の低いもの程、溶解性は良好で定着性はよ いが、構造体の強度が低下する傾向があり、また、脱アセチル化度は低いものほ ど、反応性が乏しく溶解性が劣る傾向がある。それらの性質を考慮し、好ましく はキトサンの重合度は１００以上、脱アセチル化度は６０％以上がよい。繊維の 含量が多くすると強度は増大する反面、構造体が脆弱化し弾力性が低減する傾向 があり、また、少なすぎれば、充分な強度が得られにくくなる。これは、構造体 の強度に繊維による網状構造が関与しているためである。栽培床としてはキトサ ンと繊維の配合比は１：１〜１：５程度がよい。

【００１１】 次に、上記構造体の特徴は、上述原材料に加え多孔質であることである。多孔 質体であるため、通気性及び透水性に優れかつ、充分な強度を得ることが可能と なり、さらに適度な保湿性を付与することができる。

【００１２】 又、このような多孔質体であればキトサンの抗菌効果が増強される。多孔質体 としての嵩比重は０．０１〜０．１ｇ／ｃｃ程度が通常であるが、栽培床の目的 性能等により適宜設定すればよい。孔径は特に限定されるものでなく、目的とす る透水特性、保湿性との関係で設計すればよく、通常１０〜５００μｍ程度でよ い。嵩比重が小さく、孔径が大きければ構造体の通気性、透水性等は向上するが 、根への適度な水分供給能が低下し、又抗菌性も低下する。 一方、嵩比重が大きく、孔径が小さければ、充分な通気性、透水性が得られず根 の生育は阻害される。一般に、種子用栽培床では育苗用栽培よりも孔径が大きく 、又、水面上に配置する態様では、水を含浸させる態様に比べた孔径は小さくす るとよい。

【００１３】 ところで、この構造体はキトサンを含有するため保形性等は水の影響を受ける 。栽培床としては、使用中の一定期間は耐水性である必要があるのでキトサンの 不溶化処理が必要である。 そこで多孔質体を無水酢酸等でアセチル化して、キトサンを一部キチン化するこ とによって不溶化することができる。このようにして水に不溶の多孔質体を得る ことができ、またアセチル化の度合いを調節することによって、耐水性の強度を 変えることができる。 通常、アセチル化度を６０〜７０％またはそれ以上とすれば耐水化できる。種子 用栽培床では、発芽し幼葉が若干生育するまでの１〜２週間は耐水性がある程度 保持されているとよく、又、育苗用栽培では苗移植までの数週間は耐水性がある 程度保持されているとよい。 また、本考案の栽培床には必要により、生長促進剤、肥料、植物ホルモン等を添 加してもよい。

【００１４】 次に、本考案の栽培床の調製方法を説明する。 キトサンの量は０．１〜１０重量部、好ましくは０．５〜２重量部となるようキ トサン溶解液を調製する。キトサン溶解に用いる酸は、乳酸、クエン酸、グルタ ミン酸、酢酸、塩酸が好ましいものとして挙げられる。添加量は、キトサンを溶 解するのに十分な分量、例えば等量を使用できる。予めキトサン溶液を調製し、 これに水と植物繊維を添加してもよい。次に均一になるように攪拌し、得られた 懸濁液を発泡する。発泡させる方法としては、凍結乾燥法の他、炭酸水素ナトリ ウムや炭酸水素アンモニウム等熱分解型の発泡剤やさらに酸性剤を加えたベーキ ングパウダー等の反応型の発泡剤を混合する方法、あるいはミキサー等で機械的 に空気を混入させる方法等、一般に用いられている方法でよい。

【００１５】 気泡を微細化、均一化するには凍結乾燥法が好ましく、又この方法によれば凍 結温度により孔径を調整でき容易に所望の多孔質体を調製できる。例えば、液体 窒素（−１９６℃）等を用い急速凍結すれば、微細な気泡の構造とすることがで きる。凍結乾燥では発泡と乾燥を同時に実施できるがその他の方法で発泡した場 合は、発泡処理中あるいは処理後に熱風乾燥等による乾燥処理を実施する。

【００１６】 栽培床の成型の手段は例えば、調製した溶液（調製液という。）を所定形状の バット等の型に流し込み、これを凍結乾燥や熱風乾燥する方法、調製液を半乾燥 しシート状とし、これを金型やロールを用いて成形する方法等である。

【００１７】 乾燥した試料は無水酢酸を用いてアセチル化する。これによりキトサンはその 一部がキチン質に変化し水不溶性になるので耐水性、抗菌性を変えることができ る。アセチル化度は使用する無水酢酸の量と反応液のｐＨ、および反応時間で調 節する。 アセチル化は、例えば、無水酢酸等の有機酸無水物の溶液に浸漬または、該溶液 をガス状にした雰囲気中にさらすことで実施できる。アセチル化度が高くなれば 溶解性が低くなり安定性が増す。通常は、ガス中では１時間で約６８％がアセチ ル化ができるが、その後一晩処理を続けても７０％ぐらいで横ばいとなる。

【００１８】 最後にアルカリで中和し、試料をよく水洗し乾燥させる。

【００１９】 このようにして得られた複合多孔質体は、通気性、透水性に優れ、しかもキト サンが抗菌活性を有するため、病原菌に侵されやすい発芽初期から幼苗期にかけ て植物病原菌の繁殖を加え、かつ生分解性を有するため植物栽培床として使用で きる。

【００２０】

【実施例】 以下、本考案の実施例を説明する。 実施例１ 水１ｌに裁断した紙パルプ（商品名：東洋瀘紙Ｎｏ．２）５ｇ、キトサン（カ タクラチッカリンＣＴＡ−２）５ｇを酢酸１０ｇを加えて攪拌しながら溶解した 。混合溶液が３cm厚になるようにバット（２０cm×２５cm）に流し込み−２０℃ の冷凍庫に入れ凍結させた。この時、液体窒素等を用いて急速凍結すると、結晶 が細かくなりきめ細かいものが得られる。次いで凍結物を５日間凍結乾燥した。 乾燥試料を１００mlのエチルアルコール水溶液に１０分間浸漬した。無水酢酸５ ml添加して３０分放置し、キトサンをアセチル化（アセチル化度６３％）した。 １％ＮａＯＨに浸漬して中和後、試料をよく水洗して乾燥させ図１に示す多孔質 体（嵩比重０．０１５ｇ／ｃｃ）を得た。

【００２１】 このものを栽培床として用いて次の栽培試験を実施した。 こまつなの栽培 コマツナの種子を粘着剤（住友スリーエム５５）を用いて固定化したキトサン −パルプ複合多孔質体（図２）、並びに対照種子（土壌）をプランター（市販の もの）を用いて栽培した。種子の播種後１０日目の発芽率を表１に示す。表１に も明らかなように本考案の多孔質体を用いたものでは発芽率が高かった。

【００２２】

【表１】 トマトの栽培 トマトの種子を粘着剤を用いて固定化したキトサン−パルプ複合多孔質体、並 びに対照種子をプランターを用いて栽培した。種子の播種後１０日目の発芽率を 表２に示す。表２にも明らかなように、本考案の多孔質体を用いたものでは発芽 率が高かった。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の栽培床を用いることにより発芽期間の短縮、発 芽率の向上、苗の育生促進等を実現することができる。又、本栽培床は生分解性 であるため、育苗期後の苗移植によって個々の苗を移すことなくそのまま土耕や 水耕に供しても、一定期間後に分解してしまうため、大幅な労力の軽減を図るこ とができる。更に、本栽培床上への種子の固定は粘着剤等で簡単にできるため、 栽培床上へ所望の配置で播種可能で収穫効率化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の多孔質体栽培床の一例を示す模式斜視
図である。

【図２】本考案の多孔質体栽培床上に播種した状態を示
す模式斜視図である。

【符号の説明】

１ 多孔質体 ２ 種子 ３ 粘着剤

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 キトサン−植物繊維複合多孔質体からな
   る種子・育苗用栽培床。