JPWO2017110385A1 - Artificial soil medium - Google Patents
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Abstract
保肥性が改善され、かつ効率よく硝酸態窒素を栽培植物に供給することができる人工土壌培地を提供する。アンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換可能な人工土壌培地100であって、少なくとも、アンモニウムイオンを担持可能な陽イオン交換体1と、アンモニウムイオンを硝酸イオンに酸化する硝化菌4とを含有する。人工土壌培地100は、陽イオン交換体1を含む人工土壌粒子50a(50)と、硝化菌4を含む人工土壌粒子50b(50)とを含有する。人工土壌粒子50(50a,50b)は、かさ比重が0.1〜0.7g/ccの多孔質構造体であり、空隙ピーク径が50nm〜100μmである。硝化菌4は、少なくとも、アンモニア酸化細菌と、亜硝酸酸化細菌とを含有する。Provided is an artificial soil medium having improved fertilizer retention and capable of efficiently supplying nitrate nitrogen to cultivated plants. An artificial soil medium 100 that can convert ammonia nitrogen into nitrate nitrogen, and includes at least a cation exchanger 1 capable of supporting ammonium ions and a nitrifying bacterium 4 that oxidizes ammonium ions into nitrate ions. The artificial soil culture medium 100 contains artificial soil particles 50 a (50) containing the cation exchanger 1 and artificial soil particles 50 b (50) containing nitrifying bacteria 4. The artificial soil particle 50 (50a, 50b) is a porous structure having a bulk specific gravity of 0.1 to 0.7 g / cc, and a void peak diameter of 50 nm to 100 μm. The nitrifying bacteria 4 contain at least ammonia oxidizing bacteria and nitrite oxidizing bacteria.
Description
本発明は、根菜類、花卉、観葉植物等の栽培に使用する人工土壌培地に関する。 The present invention relates to an artificial soil medium used for cultivation of root vegetables, flower buds, foliage plants and the like.
人工土壌は、これまで屋内緑化や植物工場での野菜の栽培等に利用されてきたが、近年、人工土壌に対するニーズが多様化し、例えば、人工土壌を使用して観葉植物や花卉等の様々な植物が栽培されるようになってきている。 Artificial soil has been used for indoor greening and vegetable cultivation in plant factories, but in recent years, the need for artificial soil has diversified. For example, artificial soil is used to produce various types of ornamental plants and flower buds. Plants are being cultivated.
人工土壌の開発にあたっては、天然土壌と同等の植物育成力を達成しながら、保肥性を適切に維持、管理できる機能が求められる。特に、人工土壌培地に適切な量の肥料を吸収、保持させることは、植物の種類に応じた最適な栽培スケジュールを実現するために必要なことである。 In the development of artificial soil, a function capable of appropriately maintaining and managing fertilizer is required while achieving the same plant growth ability as natural soil. In particular, it is necessary for an artificial soil medium to absorb and retain an appropriate amount of fertilizer in order to realize an optimum cultivation schedule according to the type of plant.
植物の成長には、窒素、リン、カリウムの三要素が必要であることが知られているが、その中でも、特に窒素は、植物体を構成するための重要な要素である。植物は、養分としての窒素成分(窒素養分)の多くを硝酸態窒素(以下、硝酸又は硝酸イオンともいう)の形態で取り込んでいる。一般に、有機肥料等に含まれている窒素養分はアンモニア態窒素(以下、アンモニア、又はアンモニウムイオンともいう)として存在しているが、アンモニア態窒素は土壌中に存在する硝化菌により硝酸態窒素へ変換(酸化)される。植物は、この酸化された硝酸態窒素を体内に取り込んで利用している。 It is known that three elements of nitrogen, phosphorus, and potassium are necessary for plant growth. Among them, nitrogen is an important element for constituting a plant body. Plants take in most of the nitrogen components (nitrogen nutrients) as nutrients in the form of nitrate nitrogen (hereinafter also referred to as nitric acid or nitrate ions). In general, nitrogen nutrients contained in organic fertilizers and the like exist as ammonia nitrogen (hereinafter also referred to as ammonia or ammonium ions), but ammonia nitrogen is converted to nitrate nitrogen by nitrifying bacteria present in the soil. Converted (oxidized). Plants take in and use this oxidized nitrate nitrogen.
植物工場において、天然土壌に代えて人工土壌を使用する場合、植物に与える窒素養分として、アンモニア態窒素ではなく硝酸態窒素を与える必要がある。これは、アンモニア態窒素は、窒素養分として植物に吸収され難いためである。人工土壌にアンモニア態窒素を含ませたとしても、人工土壌には天然土壌に常在する硝化菌が存在しないため、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に酸化することはできない。 In the plant factory, when using artificial soil instead of natural soil, it is necessary to give nitrate nitrogen instead of ammonia nitrogen as a nitrogen nutrient to be given to plants. This is because ammonia nitrogen is difficult to be absorbed by plants as a nitrogen nutrient. Even if ammonia nitrogen is included in the artificial soil, there is no nitrifying bacteria that are resident in the natural soil in the artificial soil, so the ammonia nitrogen cannot be oxidized to nitrate nitrogen.
従来の人工土壌培地の例として、特許文献1には、ポリビニルホルマール樹脂多孔質体を用いた人工土壌が提案されている。特許文献1の人工土壌は、保水性に優れ且つ微生物保持能が高いことから化学肥料を使用しなくても植物の生育に優れる新規人工土壌を提供することができる。
As an example of a conventional artificial soil culture medium,
特許文献1の人工土壌は、栽培植物に肥料を供給するため、ポリビニルホルマール樹脂多孔質体以外に土や有機資材が使用されている。土や有機資材は天然のものであるため、含まれる細菌の数や種類、及び肥料の含有量等にバラつきがある。このため、人工土壌に含まれる土や有機資材の量や種類によって、保水性や保肥性が変化するため、必ずしも高い保肥性が得られるものではない。このように、従来の人工土壌培地は、保肥性の点で改善の余地があった。
The artificial soil of
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、保肥性が改善され、かつ効率よく硝酸態窒素を栽培植物に供給することができる人工土壌培地を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said problem, and it aims at providing the artificial soil culture medium which can supply fertilizer to a cultivated plant efficiently, and fertilizer retention is improved.
上記課題を解決するための本発明に係る人工土壌培地の特徴構成は、
アンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換可能な人工土壌培地であって、
少なくとも、アンモニウムイオンを担持可能な陽イオン交換体と、前記アンモニウムイオンを硝酸イオンに酸化する硝化菌とを含有することにある。The characteristic configuration of the artificial soil culture medium according to the present invention for solving the above problems is as follows.
An artificial soil medium capable of converting ammonia nitrogen into nitrate nitrogen,
The object is to contain at least a cation exchanger capable of supporting ammonium ions and a nitrifying bacterium that oxidizes the ammonium ions into nitrate ions.
本構成の人工土壌培地によれば、陽イオン交換体がアンモニウムイオン(アンモニア態窒素)を取り込むことにより、アンモニウムイオンは人工土壌培粒子中に保持され、保持されたアンモニウムイオンは硝化菌によって硝酸イオン(硝酸態窒素)に効率よく酸化される。このプロセスによって生成した硝酸イオンは、人工土壌粒子から放出され、栽培植物の養分となる。このように、本発明の人工土壌培地は、優れた保肥性を実現しながら、効率よく硝酸イオンを栽培植物に供給することができ、その結果、栽培植物の成長を促すことができる。 According to the artificial soil culture medium of this configuration, the ammonium ion is retained in the artificial soil culture particle by the cation exchanger taking in ammonium ions (ammonia nitrogen), and the retained ammonium ions are nitrate ions by nitrifying bacteria. It is efficiently oxidized to (nitrate nitrogen). Nitrate ions generated by this process are released from artificial soil particles and become nutrients for cultivated plants. Thus, the artificial soil medium of the present invention can efficiently supply nitrate ions to cultivated plants while realizing excellent fertilizer retention, and as a result, can promote the growth of cultivated plants.
本発明に係る人工土壌培地において、
前記陽イオン交換体を含む人工土壌粒子と、前記硝化菌を含む人工土壌粒子とを含有することが好ましい。In the artificial soil medium according to the present invention,
It is preferable to contain artificial soil particles containing the cation exchanger and artificial soil particles containing the nitrifying bacteria.
本構成の人工土壌培地によれば、陽イオン交換体を含む人工土壌粒子及び硝化菌を含む人工土壌粒子の二種類の人工土壌粒子を含むため、人工土壌粒子に含まれる陽イオン交換体にアンモニウムイオンが取り込まれると、そのアンモニウムイオンは別の人工土壌粒子に含まれる硝化菌により酸化されて硝酸イオンとなる。このとき、硝酸イオンは陰イオンであるため、硝酸イオンは陽イオン交換体を含む人工土壌粒子から積極的に放出されるようになる。一方、栽培植物の根から根酸が排出されると、根酸に由来する水素イオンは人工土壌粒子中の陽イオン交換体に取り込まれているアンモニウムイオンと交換される。その結果、アンモニウムイオンは人工土壌粒子から放出され、その後、別の人工土壌粒子に含まれる硝化菌により酸化されて硝酸イオンとなる。このようなプロセスで硝酸イオンが生成される結果、栽培植物に硝酸態窒素が供給される。 According to the artificial soil medium of this configuration, the artificial cation exchanger contained in the artificial soil particles includes ammonium sulfate, because the artificial soil particles include artificial soil particles containing a cation exchanger and artificial soil particles containing nitrifying bacteria. When ions are taken in, the ammonium ions are oxidized to nitrate ions by nitrifying bacteria contained in another artificial soil particle. At this time, since the nitrate ion is an anion, the nitrate ion is positively released from the artificial soil particles containing the cation exchanger. On the other hand, when root acid is discharged from the roots of the cultivated plant, hydrogen ions derived from the root acid are exchanged with ammonium ions incorporated in the cation exchanger in the artificial soil particles. As a result, ammonium ions are released from the artificial soil particles, and then oxidized to nitrite ions by nitrifying bacteria contained in other artificial soil particles. As a result of the production of nitrate ions in this process, nitrate nitrogen is supplied to the cultivated plant.
本発明に係る人工土壌培地において、
前記人工土壌粒子は、かさ比重が0.1〜0.7g/ccの多孔質構造体であり、空隙ピーク径が50nm〜100μmであることが好ましい。In the artificial soil medium according to the present invention,
The artificial soil particles are preferably a porous structure having a bulk specific gravity of 0.1 to 0.7 g / cc, and a void peak diameter of 50 nm to 100 μm.
本構成の人工土壌培地によれば、人工土壌粒子は、かさ比重が0.1〜0.7g/ccの多孔質構造体であり、空隙ピーク径が50nm〜100μmであるため、人工土壌粒子中の空隙において硝化菌が繁殖し易く、硝化菌の移動も容易なものとなる。 According to the artificial soil medium of this configuration, the artificial soil particle is a porous structure having a bulk specific gravity of 0.1 to 0.7 g / cc and a void peak diameter of 50 nm to 100 μm. In this gap, nitrifying bacteria can easily propagate, and movement of the nitrifying bacteria can be facilitated.
本発明に係る人工土壌培地において、
前記硝化菌は、少なくとも、アンモニア酸化細菌と、亜硝酸酸化細菌とを含有することが好ましい。In the artificial soil medium according to the present invention,
The nitrifying bacteria preferably contain at least ammonia oxidizing bacteria and nitrite oxidizing bacteria.
本構成の人工土壌培地によれば、硝化菌がアンモニア酸化細菌と、亜硝酸酸化細菌とを含有することから、アンモニア酸化細菌は、陽イオン交換体に取り込まれたアンモニウムイオンを亜硝酸イオンへ酸化でき、かつ亜硝酸酸化細菌は、亜硝酸イオンを硝酸イオンへ酸化できる。 According to the artificial soil medium of this configuration, since the nitrifying bacteria contain ammonia-oxidizing bacteria and nitrite-oxidizing bacteria, the ammonia-oxidizing bacteria oxidize ammonium ions incorporated into the cation exchanger into nitrite ions. And nitrite oxidizing bacteria can oxidize nitrite ions to nitrate ions.
本発明に係る人工土壌培地において、
前記アンモニア酸化細菌は、ニトロソモナス属、ニトロソコッカス属、ニトロソスピラ属、ニトロソロバス属、ブレビバチルス属、及びザンソモナス属からなる群から選択される少なくとも一種であり、
前記亜硝酸酸化細菌は、ニトロバクター属、ニトロコッカス属、及びニトロスピラ属からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。In the artificial soil medium according to the present invention,
The ammonia oxidizing bacterium is at least one selected from the group consisting of the genus Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosorobas, Brevibacillus, and Xanthomonas,
The nitrite-oxidizing bacterium is preferably at least one selected from the group consisting of the genus Nitrobacter, Nitrococcus, and Nitrospira.
本構成の人工土壌培地によれば、アンモニア酸化細菌、及び亜硝酸酸化細菌として、上記の適切な細菌を組み合わせることで、陽イオン交換体に取り込まれたアンモニウムイオンを硝酸イオンへより確実に酸化できる。 According to the artificial soil culture medium of this configuration, ammonium ions incorporated into the cation exchanger can be more reliably oxidized to nitrate ions by combining the above appropriate bacteria as ammonia oxidizing bacteria and nitrite oxidizing bacteria. .
本発明に係る人工土壌培地において、
前記アンモニア酸化細菌と前記亜硝酸酸化細菌との菌数の比は、1:1000〜10:1であることが好ましい。In the artificial soil medium according to the present invention,
The ratio of the number of the ammonia-oxidizing bacteria and the nitrite-oxidizing bacteria is preferably 1: 1000 to 10: 1.
本構成の人工土壌培地によれば、アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌との菌数の比を上記の範囲に設定していることから、各硝化菌は、陽イオン交換体に取り込まれたアンモニウムイオンを硝酸イオンへより効率的に酸化できる。 According to the artificial soil culture medium of this configuration, since the ratio of the number of ammonia-oxidizing bacteria and nitrite-oxidizing bacteria is set in the above range, each nitrifying bacterium is ammonium that has been incorporated into the cation exchanger. Ions can be more efficiently oxidized to nitrate ions.
本発明に係る人工土壌培地において、
前記硝化菌は、アンモニウムイオンを硝酸イオンに直接酸化する従属栄養性細菌であることが好ましい。In the artificial soil medium according to the present invention,
The nitrifying bacteria are preferably heterotrophic bacteria that directly oxidize ammonium ions to nitrate ions.
本構成の人工土壌培地によれば、アンモニウムイオンを硝酸イオンへ一段階で酸化する菌を用いることから、少なくとも一種類の菌を含有させることにより陽イオン交換体に取り込まれたアンモニウムイオンを硝酸イオンへ酸化できる。このため、人工土壌粒子の原料として用いられる菌の種類を減らすことができる。 According to the artificial soil culture medium of this configuration, since a bacterium that oxidizes ammonium ion to nitrate ion in one step is used, ammonium ion taken into the cation exchanger by containing at least one kind of bacterium is converted into nitrate ion. Can be oxidized. For this reason, the kind of microbe used as a raw material of artificial soil particles can be reduced.
本発明に係る人工土壌培地において、
前記従属栄養性細菌は、アルスロバクター属、バチルス属、オクロバクテリウム属、デルフティタ属、及びステントロホモナス属からなる群から選択される少なくとも一種であることが好ましい。In the artificial soil medium according to the present invention,
The heterotrophic bacterium is preferably at least one selected from the group consisting of Arthrobacter, Bacillus, Ocrobacterium, Delftita, and Stentomonas.
本構成の人工土壌培地によれば、従属栄養性細菌として、上記の適切な細菌を選択することで、陽イオン交換体に取り込まれたアンモニウムイオンを硝酸イオンへより確実に酸化できる。 According to the artificial soil culture medium of this structure, the ammonium ion taken in the cation exchanger can be more reliably oxidized to nitrate ion by selecting said appropriate bacteria as heterotrophic bacteria.
本発明に係る人工土壌培地において、
前記硝化菌の含有量は、105〜109CFU/gであることが好ましい。In the artificial soil medium according to the present invention,
The content of the nitrifying bacteria is preferably 10 5 to 10 9 CFU / g.
本構成の人工土壌培地によれば、硝化菌の含有量を上記の範囲に設定していることから、陽イオン交換体に取り込まれたアンモニウムイオンを硝酸イオンへより確実に酸化できる。 According to the artificial soil culture medium of this structure, since the content of nitrifying bacteria is set in the above range, ammonium ions taken into the cation exchanger can be more reliably oxidized to nitrate ions.
本発明に係る人工土壌培地において、
最大保水量が30cc/100cc以上であり、保水量が30cc/100ccであるときの気相率が20〜60%であることが好ましい。In the artificial soil medium according to the present invention,
The maximum water retention amount is 30 cc / 100 cc or more, and the gas phase ratio when the water retention amount is 30 cc / 100 cc is preferably 20 to 60%.
本構成の人工土壌培地によれば、人工土壌培地の気相率を上記の範囲に設定していることから、好気性菌である硝化菌の活動が活発になり、人工土壌培地内でアンモニウムイオンを硝酸イオンへ迅速且つ十分に酸化できる。 According to the artificial soil culture medium of this configuration, since the gas phase rate of the artificial soil culture medium is set in the above range, the activity of nitrifying bacteria, which are aerobic bacteria, becomes active, and ammonium ions in the artificial soil culture medium Can be rapidly and fully oxidized to nitrate ions.
本発明に係る人工土壌培地において、
温度が10〜40℃であり、かつpHが4.0〜7.5である環境で使用されることが好ましい。In the artificial soil medium according to the present invention,
It is preferably used in an environment where the temperature is 10 to 40 ° C. and the pH is 4.0 to 7.5.
本構成の人工土壌培地によれば、人工土壌培地が上記環境で使用されるため、硝化菌の活動が十分に活発化される。従って、硝化菌は、人工土壌培地内でアンモニウムイオンを硝酸イオンへ迅速且つ十分に酸化できる。 According to the artificial soil culture medium of this structure, since the artificial soil culture medium is used in the above environment, the activity of nitrifying bacteria is sufficiently activated. Therefore, nitrifying bacteria can oxidize ammonium ions to nitrate ions quickly and sufficiently in the artificial soil medium.
以下、本発明に係る人工土壌培地に関する実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。 Hereinafter, an embodiment relating to an artificial soil culture medium according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not intended to be limited to the configurations described in the embodiments and drawings described below.
<人工土壌培地>
図1は、本発明に係る人工土壌培地を概念的に示した説明図である。図1(a)は、複数の人工土壌粒子50から構成される人工土壌培地100の模式図である。図1(b)は、図1(a)の人工土壌粒子50において、破線円で囲ってある領域A1の拡大図である。図1(a)に示すように、人工土壌培地100は、複数の人工土壌粒子50から構成されており、隣接する人工土壌粒子50の間に一定の隙間Sを有している。この隙間Sには、主に、空気及び水が通過可能であるため、人工土壌培地100で栽培される植物30は、隙間Sを利用して生育に必要な酸素や水分を摂取することができる。<Artificial soil medium>
FIG. 1 is an explanatory view conceptually showing an artificial soil culture medium according to the present invention. FIG. 1A is a schematic diagram of an artificial
図1(b)に示すように、人工土壌粒子50は、第1人工土壌粒子50a及び第2人工土壌粒子50bを含有する。ただし、人工土壌培地100は、第1人工土壌粒子50a及び第2人工土壌粒子50b以外の粒子などを含んでいてもよい。第1人工土壌粒子50aは、内部に陽イオン交換体1を含む。陽イオン交換体1はアンモニウムイオン(アンモニア態窒素)を取り込むことにより、第1人工土壌粒子50a内にアンモニウムイオンを保持することができる。第2人工土壌粒子50bは、硝化菌4を含む。アンモニウムイオンは、硝化菌4によって硝酸イオン(硝酸態窒素)へ酸化される。すなわち、人工土壌培地100において、アンモニウムイオンは人工土壌培地100中に保持され、保持されたアンモニウムイオンは硝化菌4によって硝酸イオンに効率よく酸化される。このプロセスによって生成した硝酸イオンは、人工土壌培地100から放出され、栽培植物30に硝酸態窒素(養分)として供給される。このように、人工土壌培地100は優れた保肥性を実現しながら、硝酸イオンを栽培植物30に効率よく供給することができ、その結果、栽培植物30の成長を促すことができる。なお、アンモニウムイオンは、予め第1人工土壌粒子50a中に取り込まれていてもよく、この場合、後からアンモニア入りの液肥を供給する手間を省くことができる。
As shown in FIG.1 (b), the
人工土壌培地100は、人工土壌粒子50どうしの間の隙間Sに酸素を取り込むことができるように、最大保水量が30cc/100cc以上であり、保水量が30cc/100ccであるときの人工土壌培地100の気相率は20〜60%に設定され、好ましくは30〜60%に設定される。保水量は、100ccの人工土壌培地100が保持可能な水分量(cc)として表す。本発明の人工土壌培地100は、保水性が高いものでありながら、所定の気相率を有するため、好気性菌である硝化菌4の活動が活発になり、硝化菌4は人工土壌培地100内においてアンモニウムイオンを硝酸イオンへ十分に酸化できる。人工土壌培地100の気相率が20%未満の場合、硝化菌4の活動が不十分なためアンモニウムイオンの酸化が起こり難くなる。気相率が60%を超えると、人工土壌培地100の隙間が大きくなるため、人工土壌培地100自体の強度が弱くなる。また、硝化菌4によるアンモニウムイオンから硝酸イオンへの酸化もそれ以上大きく向上しない。
The artificial
硝化菌4が十分に活動できるため、人工土壌培地100が使用される環境は、温度が10〜40℃、好ましくは15〜30℃であり、かつpHが4.0〜7.5、好ましくは5.0〜7.0に設定される。このような適切な環境下であれば、硝化菌4の活動が十分に活発化され、人工土壌培地100内においてアンモニウムイオンを硝酸イオンへ十分に酸化できる。人工土壌培地100の温度が10℃未満の場合、硝化菌4が活動を停止する虞があり、温度が40℃を超えると、硝化菌4が死滅してしまう虞がある。pHが4.0未満の場合又は7.5を超える場合、硝化菌4が死滅してしまう虞がある。
Since the
<人工土壌粒子>
以下、図2及び図3を参照しながら第1人工土壌粒子50a、及び第2人工土壌粒子50bについて説明する。<Artificial soil particles>
Hereinafter, the first
(第1人工土壌粒子)
図2は、本発明に係る人工土壌培地に含有される第1人工土壌粒子50aの模式図である。図2に示すように、第1人工土壌粒子50aは、陽イオン交換体1を含有する。第1人工土壌粒子50aは、複数の陽イオン交換体1が集合した粒状物として形成されている。陽イオン交換体1は、バインダー等により結合された粒状物として形成されている。なお、図2では、バインダー等は図示を省略してあるが、陽イオン交換体1どうしの接触部分がバインダー等により固結されている。図2に示すように、陽イオン交換体1の間には空隙2が存在する。空隙2には、水分及び養分等を保持することができる。空隙2は、空隙2どうしが連続して空隙2から外部(粒子外)へ通じる連通孔を形成している。一方、陽イオン交換体1は、表面から内部にかけて細孔3を有する。細孔3は空隙2と連通するため、細孔3は連通孔を介して外部(粒子外)へ通じている。このため、外部(粒子外)と細孔3との間で水分及び養分等が流通可能である。例えば、第一人工土壌粒子50aに後からアンモニウムイオンを供給する場合、当該アンモニウムイオンは連通孔を介して第1人工土壌粒子50aの内部へ入り込む。アンモニウムイオンは陽イオンであるため、第1人工土壌粒子50aの内部に存在する陽イオン交換体1に取り込まれる。このようにして、アンモニウムイオンは、第1人工土壌粒子50aに含まれる。(First artificial soil particles)
FIG. 2 is a schematic diagram of the first
第1人工土壌粒子50aに含まれる陽イオン交換体1は、第1人工土壌粒子50aの内部に十分なアンモニウムイオンを保持できるよう、陽イオン交換能を有する材料又は陽イオン交換能が付与された材料が用いられる。陽イオン交換能を有する材料として、陽イオン交換性鉱物又は陽イオン交換樹脂を使用することができる。陽イオン交換性鉱物は、例えば、モンモリロナイト、ベントナイト、バイデライト、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト等のスメクタイト系鉱物、雲母系鉱物、バーミキュライト、ゼオライト等が挙げられる。陽イオン交換樹脂は、例えば、弱酸性陽イオン交換樹脂、強酸性陽イオン交換樹脂が挙げられる。これらのうち、陽イオン交換性鉱物であるゼオライト、又はベントナイトが好ましい。陽イオン交換性鉱物及び陽イオン交換樹脂は、二種以上を組み合わせて使用することも可能である。また、陽イオン交換性鉱物及び陽イオン交換樹脂に珪藻土を混合して使用することも有効である。例えば、珪藻土とゼオライトとを適切な配合比で混合したものを使用すれば、比較的安価でありながら、保水性及び保肥性の両方を兼ね備えた第1人工土壌粒子50aを設計することができる。また、イオン交換能を有さない多孔質材料(例えば、高分子発泡体、ガラス発泡体等)を別に用意し、当該多孔質材料の細孔に上記のイオン交換能が付与された材料を圧入や含浸等によって導入し、これを使用することも可能である。陽イオン交換能が付与された材料として、陽イオン交換性鉱物、腐植、及び陽イオン交換樹脂が挙げられる。陽イオン交換能が付与された材料は、NH4 +、K+、Ca2+、Mg2+等の肥料、又は根酸の水素イオンを内部に取り込んで保持することができる。The
陽イオン交換性鉱物及び陽イオン交換樹脂における陽イオン交換容量は、10〜700meq/100gに設定され、好ましくは20〜700meq/100gに設定され、より好ましくは30〜700meq/100gに設定される。陽イオン交換容量が10meq/100g未満の場合、十分に養分を取り込むことができず、取り込まれた養分も灌水等により早期に流失する虞がある。一方、陽イオン交換容量が700meq/100gを超えるように保肥力を過剰に大きくしても、効果は大きく向上せず、経済的ではない。 The cation exchange capacity of the cation exchange mineral and the cation exchange resin is set to 10 to 700 meq / 100 g, preferably 20 to 700 meq / 100 g, and more preferably 30 to 700 meq / 100 g. When the cation exchange capacity is less than 10 meq / 100 g, the nutrients cannot be taken in sufficiently, and the taken-up nutrients may be lost early due to irrigation or the like. On the other hand, even if the fertilizer is excessively increased so that the cation exchange capacity exceeds 700 meq / 100 g, the effect is not greatly improved and it is not economical.
(第2人工土壌粒子)
図3は、本発明に係る人工土壌培地に含有される第2人工土壌粒子50bの模式図である。図3(a)は、第2人工土壌粒子50bの模式図である。図3(b)は、図3(a)の第2人工土壌粒子50bにおいて、破線円で囲ってある領域A2の拡大図である。図3(a)に示すように、第2人工土壌粒子50bは、複数の硝化菌4を含有している。図3(b)に示すように、第2人工土壌粒子50bは、無機フィラー5を含む多孔質構造体であり、無機フィラー5や繊維がバインダー等により結合された粒状物として形成されている。無機フィラー5は、無機物であれば特に限定されないが、多孔質鉱物、無機発泡体、無機多孔質骨材等の無機多孔質体であることが好ましい。多孔質鉱物としては、珪藻土、パーライト、バーミキュライト、パミス等が挙げられる。無機発泡体としては、ガラス発泡体、頁岩発泡体、シラスバルーン等が挙げられる。無機多孔質骨材としては、発泡コンクリート、発泡レンガ等が挙げられる。これらの無機多孔質体のうち、多孔質鉱物である珪藻土及びパーライトは、保水性に優れており、外観が白色を呈しているため見栄えがよく、着色性も良好であり、さらには価格的にも安価であるため、大量に使用する人工土壌用材料として特に好ましく使用される。第2人工土壌粒子50bの保肥性を高めたい場合は、無機フィラー5としてイオン交換能を有する鉱物を使用することができる。そのような無機フィラー5として、陽イオン交換性鉱物(例えば、モンモリロナイト、ベントナイト、バイデライト、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト等のスメクタイト系鉱物、雲母系鉱物、バーミキュライト、ゼオライトなど)、陰イオン交換性鉱物(例えば、ハイドロタルサイト、マナセアイト、パイロオーライト、シェーグレン石、緑青等の主骨格として複水酸化物を有する天然層状複水酸化物、合成ハイドロタルサイト及びハイドロタルサイト様物質、アロフェン、イモゴライト、カオリン等の粘土鉱物など)が挙げられる。なお、上掲の各無機フィラー5は、二種以上を混合したものを使用してもよい。例えば、無機フィラー5として珪藻土とゼオライトとを選択し、両者を適切な配合比で混合したものを使用すれば、比較的安価でありながら、保水性及び保肥性の両方を兼ね備えた第2人工土壌粒子50bを設計することができる。なお、図3では、バインダー等は図示を省略してあるが、無機フィラー5の接触部分がバインダー等により固結されている。無機フィラー5の間には空隙6が形成されている。(Second artificial soil particle)
FIG. 3 is a schematic diagram of the second
第2人工土壌粒子50bに含まれる硝化菌4は、第2人工土壌粒子50bの内部に取り込まれたアンモニウムイオンを硝酸イオンに酸化できるよう、少なくとも、アンモニア酸化細菌と、亜硝酸酸化細菌とを含有する。アンモニア酸化細菌は、陽イオン交換体1に取り込まれたアンモニウムイオンを亜硝酸イオンへ酸化でき、亜硝酸酸化細菌は、亜硝酸イオンを硝酸イオンへ酸化できる。上記の適切な細菌を組み合わせることで、陽イオン交換体1に取り込まれたアンモニウムイオンを硝酸イオンへより確実に酸化できる。
The
硝化菌4として用いられるアンモニア酸化細菌は、ニトロソモナス属、ニトロソコッカス属、ニトロソスピラ属、ニトロソロバス属、ブレビバチルス属、及びザンソモナス属が挙げられる。硝化菌4として用いられる亜硝酸酸化細菌は、ニトロバクター属、ニトロコッカス属、及びニトロスピラ属が挙げられる。これらは何れも独立栄養細菌として存在し得るが、特に、有機物がない環境下でも活動できるニトロソモナス属、ニトロスピラ属、及びニトロバクター属が好ましい。アンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌は、夫々二種以上を組み合わせて使用することも可能である。アンモニア酸化細菌、及び亜硝酸酸化細菌として適切な細菌を組み合わせることで、陽イオン交換体1に取り込まれたアンモニウムイオンを硝酸イオンへより確実に酸化できる。
Examples of the ammonia-oxidizing bacteria used as
なお、第2人工土壌粒子50bに含まれる硝化菌4は、第2人工土壌粒子50bの内部に取り込まれたアンモニウムイオンを硝酸イオンに酸化できるよう、アンモニアを硝酸に直接酸化する従属栄養性細菌であってもよい。この場合、アンモニウムイオンを硝酸イオンへ一段階で酸化することができるため、第2人工土壌粒子50bの原料として用いられる菌を一種類とすることができる。アンモニウムイオンを硝酸イオンへ一段階で酸化する菌としては、アルスロバクター属、バチルス属、オクロバクテリウム属、デルフティタ属、及びステントロホモナス属が挙げられる。従属栄養性細菌として適切な細菌を選択することで、陽イオン交換体1に取り込まれたアンモニウムイオンを硝酸イオンへより確実に酸化できる。なお、従属栄養性細菌は、先に説明した独立栄養細菌として存在し得るアンモニア酸化細菌及び/又は亜硝酸酸化細菌に加えて使用することも可能である。
The
第2人工土壌粒子50bは、内部に取り込まれたアンモニウムイオンが硝酸イオンにより効率的に酸化されるように、硝化菌4として用いられるアンモニア酸化細菌と硝化菌4として用いられる亜硝酸酸化細菌との菌数の比が1:1000〜10:1に設定され、好ましくは1:100〜1:1に設定される。これにより、各硝化菌によって、アンモニウムイオンが硝酸イオンへより効率的に酸化される。アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌との菌数の比が1:1000未満であると、アンモニア酸化細菌が少ないために、アンモニウムイオンが亜硝酸イオンに十分に酸化されない虞がある。一方、アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌との菌数の比が10:1を超えると、亜硝酸酸化細菌が少ないために、亜硝酸イオンが硝酸イオンに十分に酸化されない虞がある。
The second
第2人工土壌粒子50bの内部に含有される硝化菌4の含有量は、105〜109CFU/gに設定され、好ましくは107〜109CFU/gに設定される。これにより、アンモニウムイオンが硝酸イオンへより確実に酸化される。硝化菌4の含有量が105CFU/g未満であると、硝化菌4が足りないために、アンモニウムイオンが硝酸イオンに十分に酸化されない虞がある。一方、硝化菌4の含有量が109CFU/gを超えても、効果は大きく向上せず、経済的ではない。The content of
(人工土壌粒子の形成)
人工土壌粒子50(50a,50b)の材料として、ゼオライトのような無機天然鉱物を使用する場合、高分子ゲル化剤のゲル化反応を利用して粒状化させることができる。高分子ゲル化剤のゲル化反応として、例えば、アルギン酸塩と多価金属イオンとのゲル化反応、カルボキシメチルセルロース(CMC)のゲル化反応、カラギーナン等の多糖類の二重らせん構造化反応によるゲル化反応が挙げられる。このうち、アルギン酸塩と多価金属イオンとのゲル化反応について説明する。アルギン酸塩の一つであるアルギン酸ナトリウムは、アルギン酸のカルボキシル基がNaイオンと結合した形態の中性塩である。アルギン酸は水に不要であるが、アルギン酸ナトリウムは水溶性である。アルギン酸ナトリウム水溶液を多価金属イオン(例えば、Caイオン)の水溶液中に添加すると、アルギン酸ナトリウムの分子間でイオン架橋が起こりゲル化する。本実施形態の場合、ゲル化反応は、以下の工程により行うことができる。初めに、アルギン酸塩を水に溶解させてアルギン酸塩水溶液を調製し、アルギン酸塩水溶液に陽イオン交換体1又は無機フィラー5を添加し、これを十分攪拌して、アルギン酸塩水溶液中に陽イオン交換体1又は無機フィラー5が分散した混合液とする。次に、混合液を多価金属イオン水溶液中に滴下し、混合液に含まれるアルギン酸塩を粒状にゲル化させる。その後、ゲル化した粒子を回収して水洗し、十分に乾燥させる。これにより、アルギン酸塩及び多価金属イオンから形成されるアルギン酸ゲル中に陽イオン交換体1又は無機フィラー5が分散した粒状物が得られる。(Formation of artificial soil particles)
When an inorganic natural mineral such as zeolite is used as a material for the artificial soil particles 50 (50a, 50b), it can be granulated by utilizing a gelation reaction of a polymer gelling agent. Examples of the gelation reaction of the polymer gelling agent include gelation reaction between alginate and polyvalent metal ions, gelation reaction of carboxymethylcellulose (CMC), and gel formed by double helical structure reaction of polysaccharides such as carrageenan. Reaction. Among these, the gelation reaction between an alginate and a polyvalent metal ion will be described. Sodium alginate, which is one of alginates, is a neutral salt in which the carboxyl group of alginic acid is bonded to Na ions. Alginic acid is not required in water, but sodium alginate is water soluble. When an aqueous sodium alginate solution is added to an aqueous solution of polyvalent metal ions (for example, Ca ions), ionic crosslinking occurs between the molecules of sodium alginate and gelation occurs. In the case of this embodiment, the gelation reaction can be performed by the following steps. First, an alginate aqueous solution is prepared by dissolving alginate in water,
粒状物は、必要に応じて乾燥及び分級が行われ、第1人工土壌粒子50a又は硝化菌4が担持される前の第2人工土壌粒子50bとされる。硝化菌4が担持される前の第2人工土壌粒子50bは、硝化菌4を含む液に浸漬された後に、必要に応じてさらに乾燥される。これにより、硝化菌4が粒状物の無機フィラー5の間の空隙6に入り込んだ状態で担持された第2人工土壌粒子50bが得られる。人工土壌粒子50(50a,50b)の粒径は、栽培対象の植物により適宜選択されるが、観葉植物又は花卉を対象とする場合、1〜10mmが好ましく、2〜8mmがより好ましく、2〜5mmがさらに好ましい。人工土壌粒子50(50a,50b)の粒径が1mm未満の場合、人工土壌粒子50(50a,50b)間に形成される間隙のサイズが小さくなり、間隙の毛管力により水分が過剰に保持されることになる。その結果、排水性が低下することにより植物の根から酸素を吸収し難くなり、根腐れが発生する虞がある。一方、人工土壌粒子50(50a,50b)の粒径が10mmを超えると、間隙のサイズが大きくなって排水性が過剰になり過ぎることにより植物が水分を吸収し難くなったり、人工土壌が疎になって植物が横倒れする虞がある。人工土壌粒子50(50a,50b)の粒径は、篩掛けにより調整することができる。
The granular material is dried and classified as necessary, and becomes the first
ゲル化反応に使用可能なアルギン酸塩は、例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウムが挙げられる。これらのアルギン酸塩は、二種以上を組み合わせて使用することも可能である。アルギン酸塩水溶液の濃度は、0.1〜5重量%とし、好ましくは0.2〜5重量%とし、より好ましくは0.2〜3重量%とする。アルギン酸塩水溶液の濃度が0.1重量%未満の場合、ゲル化反応が起こり難くなり、5重量%を超えると、アルギン酸塩水溶液の粘度が大きくなり過ぎるため、陽イオン交換体1又は無機フィラー5を添加した混合液の攪拌や、混合液を多価金属イオン水溶液中に滴下することが困難になる。
Examples of alginates that can be used in the gelation reaction include sodium alginate, potassium alginate, and ammonium alginate. These alginate can be used in combination of two or more. The concentration of the alginate aqueous solution is 0.1 to 5% by weight, preferably 0.2 to 5% by weight, and more preferably 0.2 to 3% by weight. When the concentration of the alginate aqueous solution is less than 0.1% by weight, the gelation reaction hardly occurs. When the concentration exceeds 5% by weight, the viscosity of the alginate aqueous solution becomes too large, so that the
アルギン酸塩水溶液を滴下する多価金属イオン水溶液は、アルギン酸塩と反応してゲル化する2価以上の金属イオン水溶液であればよい。そのような多価金属イオン水溶液の例として、塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化ストロンチウム、塩化ニッケル、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化コバルト等の多価金属の塩化物水溶液、硝酸カルシウム、硝酸バリウム、硝酸アルミニウム、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸コバルト等の多価金属の硝酸塩水溶液、乳酸カルシウム、乳酸バリウム、乳酸アルミニウム、乳酸亜鉛等の多価金属の乳酸塩水溶液、硫酸アルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸コバルト等の多価金属の硫酸塩水溶液が挙げられる。これらの多価金属イオン水溶液は、二種以上を組み合わせて使用することも可能である。多価金属イオン水溶液の濃度は、1〜20重量%とし、好ましくは2〜15重量%とし、より好ましくは3〜10重量%とする。多価金属イオン水溶液の濃度が1重量%未満の場合、ゲル化反応が起こり難くなり、20重量%を超えると、金属塩の溶解に時間が掛かるとともに、過剰の材料を使用することになるため、経済的ではない。 The polyvalent metal ion aqueous solution to which the alginate aqueous solution is dropped may be a divalent or higher valent metal ion aqueous solution that reacts with the alginate and gels. Examples of such polyvalent metal ion aqueous solutions include aqueous chloride solutions of polyvalent metals such as calcium chloride, barium chloride, strontium chloride, nickel chloride, aluminum chloride, iron chloride, cobalt chloride, calcium nitrate, barium nitrate, aluminum nitrate. Nitrate aqueous solutions of polyvalent metals such as iron nitrate, copper nitrate and cobalt nitrate, lactate aqueous solutions of polyvalent metals such as calcium lactate, barium lactate, aluminum lactate and zinc lactate, aluminum sulfate, zinc sulfate, cobalt sulfate etc. An aqueous solution of a valent metal sulfate is mentioned. These polyvalent metal ion aqueous solutions can be used in combination of two or more. The concentration of the polyvalent metal ion aqueous solution is 1 to 20% by weight, preferably 2 to 15% by weight, and more preferably 3 to 10% by weight. When the concentration of the polyvalent metal ion aqueous solution is less than 1% by weight, the gelation reaction hardly occurs. When the concentration exceeds 20% by weight, it takes time to dissolve the metal salt and excessive materials are used. Not economical.
人工土壌粒子50(50a,50b)の形成にあたっては、バインダーを用いて粒状化を行うこともできる。例えば、陽イオン交換体1又は無機フィラー5にバインダーや溶媒等を加えて混合し、この原料混合物を造粒機に導入して、転動造粒、流動層造粒、攪拌造粒、圧縮造粒、押出造粒、破砕造粒、溶融造粒、噴霧造粒等の公知の造粒法により、粒状物を形成する。また、陽イオン交換体1又は無機フィラー5にバインダーを加え、さらに必要に応じて溶媒等を加えて混練し、これを乾燥してブロック状にしたものを、乳鉢及び乳棒、ハンマーミル、ロールクラッシャー等の粉砕手段で適宜粉砕して粒状物とすることも可能である。粒状物は、必要に応じて乾燥及び分級が行われ、人工土壌粒子50(50a,50b)とされる。
In forming the artificial soil particles 50 (50a, 50b), granulation can be performed using a binder. For example, a binder or a solvent is added to and mixed with the
人工土壌粒子50(50a,50b)を構成するバインダーは、有機バインダー又は無機バインダーの何れも使用可能である。有機バインダーは、例えば、ポリオレフィン系バインダー、ポリビニルアルコール系バインダー、ポリウレタン系バインダー、ポリ塩化ビニル系バインダー、ポリエステル系バインダー、スチロール系バインダー、及びポリ酢酸ビニル系バインダー等の合成樹脂系バインダー、デンプン、カラギーナン、キサンタンガム、ジェランガム、及びアルギン酸などの多糖類、膠などの動物性たんぱく質等の天然物系バインダーが挙げられる。無機バインダーは、例えば、水ガラス等のケイ酸系バインダー、リン酸アルミニウム等のリン酸塩系バインダー、ホウ酸アルミニウム等のホウ酸塩系バインダー、セメント等の水硬性バインダーが挙げられる。有機バインダー及び無機バインダーは、二種以上を組み合わせて使用することも可能である。 As the binder constituting the artificial soil particle 50 (50a, 50b), either an organic binder or an inorganic binder can be used. Organic binders include, for example, polyolefin-based binders, polyvinyl alcohol-based binders, polyurethane-based binders, polyvinyl chloride-based binders, polyester-based binders, styrene-based binders, and polyvinyl acetate-based binders such as starch, carrageenan, Examples include natural product binders such as xanthan gum, gellan gum, polysaccharides such as alginic acid, and animal proteins such as glue. Examples of the inorganic binder include silicate binders such as water glass, phosphate binders such as aluminum phosphate, borate binders such as aluminum borate, and hydraulic binders such as cement. An organic binder and an inorganic binder can be used in combination of two or more.
バインダーは、水不溶性のバインダーを用いることが好ましい。これにより、灌水等により、人工土壌粒子50(50a,50b)の構造が崩壊するのを防ぐことができる。水不溶性のバインダーとしては、例えば、樹脂材料が挙げられる。そのような樹脂材料として、例えば、ポリエチレン、及びポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、及びポリ塩化ビニリデン等の塩化ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリスチレン等のスチロール系樹脂、酢酸ビニル、及びエチレン酢酸ビニル等の酢酸ビニル系樹脂、ポリウレタン、及びビニルウレタン等のウレタン系樹脂等が挙げられる。これらのうち、ポリエチレンが好ましい。また、樹脂材料に代えて、アクリルアミド等の高分子ゲル化剤、アルギン酸塩やカラギーナン等の天然多糖類系ゲル化剤、天然ゴムやシリコーンゴム等のゴム系コーティング剤等を使用することも可能である。さらに、樹脂架橋剤を使用することもできる。そのような樹脂架橋剤としては、例えば、イソシアネート、ビニルスルホン化合物、アジリジン、ジヒドラジド、メチル化アミン、ジグリシジルエーテル、カルボジイミド、ホルムアルデヒド、チタンカップリング剤、シランカップリング剤等が挙げられる。 The binder is preferably a water-insoluble binder. Thereby, it can prevent that the structure of the artificial soil particle 50 (50a, 50b) collapses by irrigation etc. Examples of the water-insoluble binder include a resin material. Examples of such resin materials include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, vinyl chloride resins such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride, polyester resins such as polyethylene terephthalate, styrene resins such as polystyrene, acetic acid, and the like. Examples thereof include vinyl and vinyl acetate resins such as ethylene vinyl acetate, polyurethane, and urethane resins such as vinyl urethane. Of these, polyethylene is preferred. Instead of resin materials, polymer gelling agents such as acrylamide, natural polysaccharide gelling agents such as alginate and carrageenan, rubber coating agents such as natural rubber and silicone rubber, etc. can be used. is there. Furthermore, a resin cross-linking agent can also be used. Examples of such resin crosslinking agents include isocyanates, vinyl sulfone compounds, aziridines, dihydrazides, methylated amines, diglycidyl ethers, carbodiimides, formaldehyde, titanium coupling agents, silane coupling agents, and the like.
人工土壌粒子50(50a,50b)のかさ比重は、0.1〜0.7g/ccに設定され、好ましくは0.2〜0.6g/ccに設定される。かさ比重が上記の範囲であれば、人工土壌粒子50中の空隙において硝化菌4が繁殖し易く、硝化菌4の移動も容易なものとなる。人工土壌粒子50のかさ比重が0.1g/cc未満であると、空隙6が占める割合が大きくなって人工土壌粒子50が脆弱になり、また、人工土壌粒子50が水分を十分に保持できなくなって重力水として漏出する水分が増加する。人工土壌粒子50のかさ比重が0.7g/ccを超えると、空隙6が占める割合が小さくなって人工土壌粒子50に保持できる水分が少なくなるとともに、人工土壌粒子50に少量の水分が強い力で吸着するため、植物が利用可能な易効水の量が減少する。人工土壌粒子50の空隙ピーク径は、50nm〜100μmに設定され、好ましくは300nm〜50μmに設定される。ここで、空隙ピーク径とは、空隙6の径の分布におけるピークに対応する径の値を示す。空隙ピーク径が50nm未満であると、空隙6のサイズが小さくなって空隙6に硝化菌4が取り込まれず、空隙6内を硝化菌4が移動することも困難となる。空隙ピーク径が100μmを超えると、空隙6のサイズが大きくなり、人工土壌粒子50が脆弱になる。また、人工土壌粒子50から重力水として漏出する水分が増加する。
The bulk specific gravity of the artificial soil particles 50 (50a, 50b) is set to 0.1 to 0.7 g / cc, preferably 0.2 to 0.6 g / cc. If the bulk specific gravity is in the above range, the
<硝酸イオンの生成>
以下、図4及び図5を参照しながら硝酸イオンの生成のプロセスについて説明する。図4及び図5はそれぞれ、人工土壌培地中における硝酸イオンの生成の説明図である。図4の説明図においては、第1人工土壌粒子50a及び第2人工土壌粒子50bが含まれていることにより、硝酸イオンが生成される。以下、詳細に説明すると、図4の(I)に示すように、人工土壌培地100において、少なくとも第1人工土壌粒子50a及び第2人工土壌粒子50bの二種類の人工土壌粒子が含まれている。図4の(II)に示すように、第2人工土壌粒子50bの表面に露出した硝化菌4又は第2人工土壌粒子50bから外部へ移動した硝化菌4が、第1人工土壌粒子50a中に取り込まれたアンモニウムイオンと接触する。図4の(III)に示すように、硝化菌4によって、アンモニウムイオンが硝酸イオンへ酸化される。図4の(IV)に示すように、硝酸イオンは陰イオンであるため、陽イオン交換体1を含有する人工土壌粒子50aから積極的に外部へ放出される。<Generation of nitrate ions>
Hereinafter, a process of generating nitrate ions will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 and 5 are explanatory diagrams of the production of nitrate ions in the artificial soil culture medium, respectively. In the explanatory diagram of FIG. 4, nitrate ions are generated by including the first
図5は、図4に示す硝酸イオンの生成とは異なるプロセスを表している。すなわち、図5は、根酸をトリガーとして硝酸イオンが生成されるメカニズムについての説明図である。以下、詳細に説明すると、図5に示すように、人工土壌培地100において、少なくとも第1人工土壌粒子50a及び第2人工土壌粒子50bの二種類の人工土壌粒子が混合されている。栽培植物30の根から根酸が人工土壌培地100に排出されると、図5(I)の第1人工土壌粒子50aへ根酸が供給される。図5の(II)に示すように、根酸に由来する水素イオンは人工土壌粒子50a中の陽イオン交換体1に取り込まれたアンモニウムイオンと選択的に交換される。陽イオン交換体1から脱離したアンモニウムイオンは、人工土壌粒子50aから放出される。アンモニウムイオンは、図5の(III)に示すように、第2人工土壌粒子50bの表面又は内部に存在する硝化菌4と接触することにより酸化され、図5の(IV)に示すように硝酸イオンとなる。このようなプロセスで人工土壌培地100中に硝酸イオンが生成される結果、図5の(V)に示すように、硝酸イオンが栽培植物30に供給される。なお、人工土壌粒子50a,50bの配合を栽培植物30の種類や栽培条件などに応じて変えることにより、栽培植物30の成長をさらに効率よく促すことができる。また、このメカニズムの場合、人工土壌粒子50が陽イオン交換体1と硝化菌4とを共に有するものであっても、同様に硝酸イオンが生成される。
FIG. 5 shows a process different from the production of nitrate ions shown in FIG. That is, FIG. 5 is an explanatory diagram of the mechanism by which nitrate ions are generated using root acid as a trigger. Hereinafter, in more detail, as shown in FIG. 5, in the artificial
本発明の人工土壌培地は、観賞用や園芸用で行われる植物の栽培に利用可能であるが、その他の用途として、植物工場用土壌培地、成形土壌培地、土壌改良等にも利用可能である。 The artificial soil medium of the present invention can be used for plant cultivation for ornamental and horticultural purposes, but can also be used for other purposes such as plant factory soil culture medium, molded soil culture medium, and soil improvement. .
1 陽イオン交換体
2 空隙
3 細孔
4 硝化菌
5 無機フィラー
6 空隙
30 栽培植物
50 人工土壌粒子
50a 第1人工土壌粒子
50b 第2人工土壌粒子
100 人工土壌培地DESCRIPTION OF
Claims (11)
少なくとも、アンモニウムイオンを担持可能な陽イオン交換体と、前記アンモニウムイオンを硝酸イオンに酸化する硝化菌とを含有する人工土壌培地。An artificial soil medium capable of converting ammonia nitrogen into nitrate nitrogen,
An artificial soil medium containing at least a cation exchanger capable of supporting ammonium ions and a nitrifying bacterium that oxidizes the ammonium ions into nitrate ions.
前記亜硝酸酸化細菌は、ニトロバクター属、ニトロコッカス属、及びニトロスピラ属からなる群から選択される少なくとも一種である請求項4に記載の人工土壌培地。The ammonia oxidizing bacterium is at least one selected from the group consisting of the genus Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosorobas, Brevibacillus, and Xanthomonas,
The artificial soil medium according to claim 4, wherein the nitrite-oxidizing bacterium is at least one selected from the group consisting of the genus Nitrobacter, Nitrococcus, and Nitrospira.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180110 |
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