JPWO2018008330A1 - 植物栽培用培地 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特開2015−130797号公報には、磁性体が担持された人工土壌粒子を含む人工土壌培地であって、磁性体が互いに引き合うように着磁されている人工土壌培地が開示されている。特開2015−130797号公報に開示された人工土壌培地では、人工土壌粒子同士が磁性体の作用によって互いに強く引き合って凝集するため、植栽した樹高又は草丈の高い植物を確実に支持することができ、かつ、人工土壌粒子の飛散を防止できるとされている。
例えば、特開平8−290990号公報には、植物の育成を促進し得る肥料として、Sr(ストロンチウム)フェライト磁性粉と肥料とを混合した後、造粒、乾燥、及び着磁を行なって製造される磁化肥料が開示されている。
<1> 空隙を有する基体に、着磁された磁性粒子が分散担持されている植物栽培用培地。
<2> 上記磁性粒子の保磁力が40kA/m以上である<1>に記載の植物栽培用培地。
<3> 上記磁性粒子の保磁力が40kA/m以上319kA/m以下である<1>に記載の植物栽培用培地。
<4> 上記磁性粒子の保磁力が120kA/m以上239kA/m以下である<1>に記載の植物栽培用培地。
<5> 上記磁性粒子の飽和磁化が35Am2/kg以上である<1>〜<4>のいずれか1つに記載の植物栽培用培地。
<6> 上記磁性粒子の飽和磁化が35Am2/kg以上130Am2/kg以下である<1>〜<4>のいずれか1つに記載の植物栽培用培地。
<7> 上記磁性粒子の飽和磁化が40Am2/kg以上80Am2/kg以下である<1>〜<4>のいずれか1つに記載の植物栽培用培地。
<8> 上記磁性粒子の含有率が、植物栽培用培地の全質量に対して、4質量%以上60質量%以下である<1>〜<7>のいずれか1つに記載の植物栽培用培地。
<9> 水耕栽培に用いられる<1>〜<8>のいずれか1つに記載の植物栽培用培地。
<10> 育苗培地として用いられる<1>〜<9>のいずれか1つに記載の植物栽培用培地。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において、植物栽培用培地中の各成分の量は、各成分に該当する物質が植物栽培用培地中に複数存在する場合には、特に断らない限り、植物栽培用培地中に存在する複数の物質の合計量を意味する。
本開示の植物栽培用培地は、空隙を有する基体に、着磁された磁性粒子が分散担持されている植物栽培用培地である。
本開示の植物栽培用培地によれば、発芽率の向上及び植物の成長促進を実現し得る。
本開示の植物栽培用培地が、このような効果を奏し得る理由について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。
本開示の植物栽培用培地は、基体に、着磁された磁性粒子が分散担持されている培地であるため、本開示の植物栽培用培地に種子を播くと、基体に分散担持されている磁性粒子の磁力が種子に対して効果的に作用し、発芽率が向上するのではないかと考えられる。また、本開示の植物栽培用培地における基体は、空隙を有するため、発根後、伸びた根は、基体の空隙に入り込むと考えられる。基体には、着磁された磁性粒子が分散担持されているため、根が基体の空隙に入り込むことで、根と磁性粒子との距離が近くなる。磁性粒子の磁力は、磁性粒子からの距離の2乗に反比例することから、根と磁性粒子との距離が近くなることで、磁性粒子の磁力が根に対して効果的に作用する結果、植物の成長が促進されるのではないかと考えられる。
このように、発芽率の向上及び植物の成長促進を実現し得る本開示の植物栽培用培地によれば、植物の生産性の向上が期待できる。
これに対して、本開示の植物栽培用培地は、基体に、着磁された磁性粒子が分散担持されているため、例えば、植物の栽培終了後、土壌、水耕栽培ベッド等の栽培環境からの磁性粒子の除去が容易である。また、本開示の植物栽培用培地では、磁性粒子が種子及び根に近い場所に存在し得るため、既述のとおり、種子及び根に対して、磁性粒子の磁力を効果的に作用させることができる。よって、本開示の植物栽培用培地は、土壌に撒いて使用する特開平8−290990号公報に記載の磁化肥料のように、多量の磁性粒子を要することなく、発芽率の向上及び植物の成長促進を実現し得る。
基体としては、空隙を有していれば、特に限定されず、植物栽培用培地に用いられる公知の基体の中から、植物の種類等に応じて、適宜選択することができる。
基体は、天然物であってもよく、合成物であってもよい。
基体としては、スポンジ、綿(例えば、脱脂綿)、ロックウール、不織布等が挙げられる。
これらの中でも、基体としては、十分な吸水力と保水力とを有するという観点から、スポンジ、綿、又はロックウールが好ましく、コストの観点から、スポンジ又は綿がより好ましく、基体中に磁性粒子を分散担持させやすいという観点から、スポンジが更に好ましい。
なお、本開示の植物栽培用培地を育苗培地として用いる場合には、定植の作業性の観点から、基体としては、ロックウール又はスポンジが好ましい。
「育苗培地」とは、水耕栽培ベッド又は土壌に定植するまで苗を育てるために用いられる培地を意味する。育苗培地で育てた苗は、通常、培地とともに定植するため、作業性を考慮すると、基体には、強度が求められる。なお、「定植」とは、育った苗を最終的に育てる場所に植え替えることを意味する。
「水不溶性の材料」とは、105℃で2時間乾燥させた後、25℃の蒸留水に浸漬した場合の、蒸留水100gに対する溶解量が1g以下である材料を意味する。
例えば、基体がスポンジである場合、スポンジの材料としては、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ニトロセルロース等の樹脂、海綿などが挙げられる。
これらの中でも、スポンジの材料としては、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリスチレン、ポリエチレン、及びニトロセルロースからなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂であることが好ましく、コストの観点から、ウレタン樹脂がより好ましい。
樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されたポリスチレン換算の値である。
ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による測定は、測定装置として、HLC(登録商標)−8020GPC(東ソー(株))を用い、カラムとして、TSKgel(登録商標)Super Multipore HZ−H(4.6mmID×15cm、東ソー(株))を3本用い、溶離液として、THF(テトラヒドロフラン)を用いる。また、測定条件としては、試料濃度を0.45質量%、流速を0.35ml/min、サンプル注入量を10μl、及び測定温度を40℃とし、RI検出器を用いて行う。
検量線は、東ソー(株)の「標準試料TSK standard,polystyrene」:「F−40」、「F−20」、「F−4」、「F−1」、「A−5000」、「A−2500」、「A−1000」、及び「n−プロピルベンゼン」の8サンプルから作製する。
磁性粒子の磁力は、磁性粒子からの距離の2乗に反比例する。したがって、磁性粒子の磁力を根に対してより効果的に作用させる観点から、基体が有する空隙の大きさは、基体に分散担持された磁性粒子と空隙に入り込んだ根との距離が近くなるように、根の太さよりも大きく、かつ、根の太さにできるだけ近い大きさであることがより好ましい。
ところで、基体が有する空隙の大きさが種子の大きさよりも大きい場合には、空隙の中に種子が入り込み易くなる。空隙の中に入り込んだ種子は、空気に触れ難く、常に水に浸される状態となり得るため、発芽率が低下したり、腐ったりする場合がある。
このような観点から、本開示の植物栽培用培地を水耕栽培に用いる場合には、基体が有する空隙の大きさは、種子の大きさよりも小さいことが好ましい。
基体中の空隙率の下限は、特に限定されず、例えば、50.0体積%以上であることが好ましい。
基体中の空隙率(単位:体積%)は、基体の見かけ密度(単位:g/cm3)及び真密度(単位:g/cm3)より、下記の式により算出される。なお、基体の見かけ密度は、基体の重量を基体の圧縮しない体積で除することにより算出される。
空隙率=100−(見かけ密度/真密度×100)
基体が有する空隙の大きさ及び基体中の空隙率は、例えば、基体が樹脂材料で形成されたスポンジである場合には、スポンジを発泡成形する際に使用する発泡剤の種類及び量、成形条件(温度、圧力等)などを制御することにより、調整することができる。
基体の形状は、特に限定されず、栽培環境、使用目的等に応じて、適宜設定することができる。例えば、基体の形状としては、円柱状、角柱状等の形状が挙げられる。
磁性粒子の保磁力(Hc)は、例えば、40kA/m以上であることが好ましく、79kA/m以上であることがより好ましく、120kA/m以上であることが更に好ましい。
磁性粒子の保磁力(Hc)が40kA/m以上であると、磁化が減衰し難く、磁性粒子の磁力が種子及び根に対して持続的に作用するため、発芽率の向上効果及び植物の成長促進効果をより得やすくなる。
発芽率は、磁性粒子の保磁力(Hc)が高ければ高いほど向上するというわけではない。植物の成長についても、同様のことがいえる。一方、磁性粒子は、保磁力(Hc)が高いほど、着磁させるために大きな磁力を必要とする。
このような観点から、磁性粒子の保磁力(Hc)の上限は、319kA/m以下であることが好ましく、279kA/m以下であることがより好ましく、239kA/m以下であることが更に好ましい。
測定装置としては、例えば、東英工業(株)製のVSM−P7を好適に用いることができる。但し、測定装置は、これに限定されない。
磁性粒子は、飽和磁化(δs)が高いほど、より少ない量で、発芽率を向上させたり、植物の成長を促進させたりすることができる。
このような観点から、磁性粒子の飽和磁化(δs)は、35Am2/kg以上であることが好ましく、40Am2/kg以上であることがより好ましい。
磁性粒子の飽和磁化(δs)の上限は、特に限定されず、例えば、耐酸化安定性の観点から、130Am2/kg以下であることが好ましく、80Am2/kg以下であることがより好ましい。
測定装置としては、例えば、東英工業(株)製のVSM−P7を好適に用いることができる。但し、測定装置は、これに限定されない。
磁性粒子材料としては、例えば、Fe、Co、Ni等の強磁性を示す金属を含む合金(所謂、磁性合金)又は酸化物(所謂、磁性酸化物)が挙げられる。
Feを主成分とする磁性酸化物としては、六方晶フェライト(バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等)、マグネタイト、γ−フェライトなどが挙げられる。
なお、磁性粒子材料としては、上市されている市販品を用いてもよい。
磁性粒子の形状としては、針状、紡錘状、球状、板状、立方体状等の形状が挙げられる。「球状」には、真球状の他、回転楕円体、卵形等の形状も含まれる。
磁性粒子の平均粒子径は、例えば、基体中に磁性粒子をより均一に近い状態で分散させる観点から、5μm以下であることが好ましく、2μm以下であることがより好ましい。
磁性粒子は、粒子径が小さすぎると熱揺らぎが生じて、磁化を保持することができないため、磁性粒子の平均粒子径の下限は、保磁力を確保する観点から、通常、0.01μm以上とする。
磁性粒子を、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察し、撮影した写真の画像から、任意に抽出した500個の磁性粒子について投影面積を測定し、測定した投影面積から円相当径を求める。求めた円相当径の値を算術平均することにより得られた値を磁性粒子の平均粒子径とする。なお、円相当径は、撮影した磁性粒子の写真を画像処理ソフト(例えば、「ImageJ」アメリカ国立衛生研究所製)に取り込み、画像処理を施し、個々の粒子の投影面積と等しい面積を有する円の直径を算出することにより得る。
植物栽培用培地中における磁性粒子の含有率は、例えば、植物栽培用培地の磁化を高めることで、発芽率を向上させ、かつ、植物の成長を促進させる観点から、植物栽培用培地の全質量に対して、4質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましく、9質量%以上であることが更に好ましく、15質量%以上であることが特に好ましい。
発芽率は、植物栽培用培地中における磁性粒子の含有率が高ければ高いほど向上するというわけではない。植物の成長についても、同様のことがいえる。一方、植物栽培用培地中に磁性粒子を多く含有させると、コスト高となる。
このような観点から、植物栽培用培地中における磁性粒子の含有率の上限は、植物栽培用培地の全質量に対して、60質量%以下であることが好ましく、50質量%以下であることがより好ましい。
磁性粒子への着磁方法は、特に限定されず、公知の着磁方法の中から適宜選択することができる。例えば、磁性粒子への着磁方法としては、ネオジム磁石等の永久磁石を用いて着磁する方法、ソレノイドを用いて着磁する方法などが挙げられる。
磁性粒子に付与する磁力は、磁性粒子を飽和磁化させる観点から、通常、磁性粒子の保磁力の3倍以上であることが好ましい。
着磁は、基体に分散担持させる前の磁性粒子に対して行なってもよいし、基体に分散担持させた後の磁性粒子に対して行なってもよい。
また、本開示の植物栽培用培地は、育苗培地として好ましく用いることができる。
また、本発明の別の一実施形態としては、空隙を有する基体に、着磁された磁性粒子が分散担持されている培地に対して、播種することを含む植物の栽培方法が挙げられる。
本開示の植物栽培用培地は、例えば、下記の方法により製造することができる。但し、本開示の植物栽培用培地の製造方法は、下記の方法に限定されるものではない。
発泡剤としては、特に限定されず、樹脂の発泡成形に用いられる公知の発泡剤の中から、適宜選択することができる。
発泡剤の使用量は、特に限定されず、基体中の空隙の大きさ、空隙率等を考慮し、適宜設定することができる。
磁性粒子への着磁は、発泡成形前であってもよく、発泡成形後であってもよい。
また、植物栽培用培地の基体がロックウールである場合には、上記の綿の場合と同様に、例えば、ロックウール全体に磁性粒子を塗すことにより、ロックウールに磁性粒子が分散担持されている植物栽培用培地を製造することができる。
磁性粒子への着磁は、磁性粒子を綿又はロックウールに塗す前であってもよく、磁性粒子を綿又はロックウールに塗した後であってもよい。
樹脂、磁性粒子、及び発泡剤を含む樹脂組成物を発泡成形することにより植物栽培用培地を製造する方法は、量産性の観点からも、好ましい方法である。
なお、磁性粒子の保磁力(Hc)及び飽和磁化(δs)の測定装置には、東英工業(株)製の振動試料型磁力計(型番:VSM−P7)を用いた。
磁性粒子の平均粒子径の測定には、画像処理ソフトとして、アメリカ国立衛生研究所製のImageJを用いた。
また、基体中の空隙率は、既述の方法により算出した。
<実施例1>
ネオジム磁石(残留磁束密度:1.2T)を用いて着磁した磁性粒子〔BaFe(バリウムフェライト)、形状:板状、平均粒子径:0.02μm、保磁力(Hc):203.5kA/m、飽和磁化(δs):48A・m2/kg、BET比表面積(SSA:Specific Surface Area value):77m2/g〕を脱脂綿(空隙率:98.2体積%)全体に塗して、脱脂綿中に着磁した磁性粒子がほぼ均一に分布した実施例1の植物栽培用培地を得た。なお、実施例1の植物栽培用培地中における着磁した磁性粒子の含有率は、植物栽培用培地の全質量に対して4.8質量%であった。
実施例1において、磁性粒子の使用量を変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行ない、実施例2の植物栽培用培地を得た。なお、実施例2の植物栽培用培地中における着磁した磁性粒子の含有率は、植物栽培用培地の全質量に対して9質量%であった。
実施例1において、磁性粒子の使用量を変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行ない、実施例3の植物栽培用培地を得た。なお、実施例3の植物栽培用培地中における着磁した磁性粒子の含有率は、植物栽培用培地の全質量に対して23質量%であった。
実施例1において、磁性粒子の使用量を変更したこと以外は、実施例1と同様の操作を行ない、実施例4の植物栽培用培地を得た。なお、実施例4の植物栽培用培地中における着磁した磁性粒子の含有率は、植物栽培用培地の全質量に対して50質量%であった。
実施例1において用いた脱脂綿を、比較例1の植物栽培用培地とした。
実施例1〜実施例4及び比較例1の植物栽培用培地を用いて、植物の栽培を行ない、最終発芽率(単位:%)及び良品率(単位:%)の評価を行なった。結果を表1、並びに図1及び図2に示す。
直径90mmのシャーレに、植物栽培用培地を厚みが約3mmとなるように敷き詰めた後、植物栽培用培地の上に、ルッコラ〔品種:オデッセイ、デンマーク産、検定発芽率:65%、(株)サカタのタネ〕の種子100粒を、互いに重ならないように播いた。次いで、種子が浸る程度潅水した後、気温17℃〜20℃程度の室内にて栽培を行なった。播種したシャーレを2日間暗所に置いて発芽させた後、明所に移動させて、徒長させた。水は適宜追加した。
播種後、発芽した種子の数を継続的に測定して、発芽率を算出した。そして、発芽率がほぼ一定となった時点、即ち、播種から12日後の発芽率を最終発芽率とした。
また、播種から14日後に地上部の主軸の長さを計測して、その長さが21mm以上に生育した株を良品と判断し、下記の式(1)に従って、良品率を算出した。
良品率(%)=(良品の数/播種の数)×100・・・(1)
なお、最終発芽率及び良品率は、小数点以下1桁目を四捨五入した値とした。
また、表1及び図2に示すように、実施例1〜実施例4の植物栽培用培地にて栽培したルッコラの良品率は、比較例1の植物栽培用培地にて栽培したルッコラの良品率と比較して、いずれも高かった。
以上の結果より、実施例1〜実施例4の植物栽培用培地によれば、発芽率の向上及び植物の成長促進を実現し得ることが明らかとなった。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的に、かつ、個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (10)
- 空隙を有する基体に、着磁された磁性粒子が分散担持されている植物栽培用培地。
- 前記磁性粒子の保磁力が40kA/m以上である請求項1に記載の植物栽培用培地。
- 前記磁性粒子の保磁力が40kA/m以上319kA/m以下である請求項1に記載の植物栽培用培地。
- 前記磁性粒子の保磁力が120kA/m以上239kA/m以下である請求項1に記載の植物栽培用培地。
- 前記磁性粒子の飽和磁化が35Am2/kg以上である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の植物栽培用培地。
- 前記磁性粒子の飽和磁化が35Am2/kg以上130Am2/kg以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の植物栽培用培地。
- 前記磁性粒子の飽和磁化が40Am2/kg以上80Am2/kg以下である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の植物栽培用培地。
- 前記磁性粒子の含有率が、植物栽培用培地の全質量に対して、4質量%以上60質量%以下である請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の植物栽培用培地。
- 水耕栽培に用いられる請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の植物栽培用培地。
- 育苗培地として用いられる請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の植物栽培用培地。
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