JPWO2018088559A1 - 成長促進水溶液とその製造装置並びに農作物および魚類の生産方法 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の実施形態について説明する。
第1の実施形態の農作物の生産方法に用いられる成長促進水溶液は、原料水溶液に非平衡大気圧プラズマを照射したものである。ここで、原料水溶液は、L−乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する。
第1の実施形態の農作物の生産方法においては、農作物に供給する第1の育成水に成長促進水溶液を混入して第2の育成水とする。第1の育成水は、水の他に農作物の栄養を含んでいる。農作物は、第2の育成水を供給される。そのため、農作物は、栄養を補給されるとともに、成長をさらに促進される。
3−1.成長促進水溶液の製造装置の基本的構成
図1は、成長促進水溶液の製造装置1000の概略構成を示す図である。製造装置1000は、図1に示すように、プラズマ照射部P1と、原料水溶液貯蔵庫1100と、成長促進水溶液貯蔵庫1200と、電源ユニット1300と、ポンプ1401、1402と、流路1501、1502、1503、1504、1505と、を有する。
電源ユニット1300の制御部は、次のように各部を制御する。まず、原料水溶液貯蔵庫1100から原料水溶液をプラズマ照射部P1の反応槽P1bに供給する。次に、プラズマ照射部P1が、反応槽P1bの原料水溶液にプラズマを照射して成長促進水溶液を製造する。次に、成長促進水溶液が反応槽P1bから成長促進水溶液貯蔵庫1200に供給される。そして、成長促進水溶液貯蔵庫1200は、成長促進水溶液を貯蔵する。そして、成長促進水溶液は、育成水に混合される。育成水は、農作物に散布される。
4−1.第1のプラズマ発生装置
図2.Aはプラズマ発生装置P10の概略構成を示す断面図である。ここで、プラズマ発生装置P10は、プラズマを点状に噴出する第1のプラズマ発生装置である。図2.Bは、図2.Aのプラズマ発生装置P10の電極2a、2bの形状の詳細を示す図である。
図3.Aはプラズマ発生装置P20の概略構成を示す断面図である。ここで、プラズマ発生装置P20は、プラズマを線状に噴出する第2のプラズマ発生装置である。図3.Bは、図3.Aのプラズマ発生装置P20のプラズマ領域Pの長手方向に垂直な断面における部分断面図である。
プラズマ発生装置P10、P20により発生されるプラズマは、非平衡大気圧プラズマである。ここで、大気圧プラズマとは、0.5気圧以上2.0気圧以下の範囲内の圧力であるプラズマをいう。
5−1.水溶液準備工程
まず、原料水溶液を準備する。原料水溶液とは、プラズマを照射する前の水溶液である。原料水溶液は、L−乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する。
次に、製造装置1000を用いて大気圧プラズマを原料水溶液に照射する。プラズマを照射する際における水溶液の液面とプラズマ照射口との間の距離は、例えば、0.1cm以上3cm以下である。もちろん、これ以外であってもよい。これらのプラズマ条件を表1に示す。これらの条件は、あくまで一例である。
条件 数値範囲
液面−噴出口距離 0.1cm以上 3cm以下
プラズマ密度 1×1014cm-3以上 1×1017cm-3以下
プラズマ温度 1000K以上 2500K以下
農作物を育成する第1の育成水に成長促進水溶液を混入して第2の育成水を製造する。そして、第2の育成水を農作物に供給する。これにより、農作物は、栄養を補給されるとともに成長を促進される。
本実施形態の成長促進水溶液は、L−乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する原料水溶液に非平衡大気圧プラズマを照射したものである。後述する実施例の項目でも説明するが、この成長促進水溶液は、微生物等を殺菌するのではなく、農作物の成長を促進する。成長促進水溶液は、何らかの活性物質を含んでおり、何らかの形で農作物を活性化させていると考えられる。
7−1.プラズマ装置
本実施形態のプラズマ発生装置P10、P20以外のプラズマ発生装置を用いてもよい。また、プラズマ発生装置P10、P20の寸法等の数値は例示であり、上記以外の数値であってもよい。ただし、プラズマ密度は、十分に高いことが好ましい。
以上詳細に説明したように、本実施形態の成長促進水溶液は、L−乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する原料水溶液に非平衡大気圧プラズマを照射したものである。成長促進水溶液は、農作物の成長を促進する効果を有する。
第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、成長促進水溶液を魚類の育成に用いる。したがって、異なる点について説明する。
第2の実施形態の魚類の生産方法においては、魚類に供給する第3の育成水に成長促進水溶液を混入して第4の育成水とする。第3の育成水は、水を含んでいる。また、プランクトン等を含んでいてもよい。魚類は、第4の育成水を供給される。そのため、魚類は、成長をさらに促進される。
2−1.水溶液準備工程
L−乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する原料水溶液を準備する。
次に、原料水溶液にプラズマを照射して成長促進水溶液にする。
次に、成長促進水溶液を第3の育成水に混入して第4の育成水を製造する。そして、第4の育成水を魚類を飼育する水槽等に供給する。
第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、第1の実施形態の工程に加えて、冷凍工程を有する。
成長促進水溶液を保存するために冷凍工程を実施してもよい。冷凍工程は、成長促進水溶液製造工程の後であって育成工程の前に実施する。冷凍工程では、成長促進水溶液を−196℃以上0℃以下の範囲内で冷凍する。具体的には、冷凍庫に保存する。冷凍庫として例えば、生物実験用冷蔵庫(例えば、日本フリーザー株式会社製のバイオフリーザーGS−5203KHC)を用いることができる。
1−1.ハツカダイコン
農作物としてハツカダイコンを用いた。
ハツカダイコンに供給する水溶液を6種類用意した。6種類の水溶液を次の表2に示す。
サンプル1 蒸留水
サンプル2 プラズマ水 250倍希釈
サンプル3 ラクテック(登録商標) 250倍希釈
サンプル4 ラクテック(登録商標) 1000倍希釈
サンプル5 プラズマを照射したラクテック(登録商標) 250倍希釈
サンプル6 プラズマを照射したラクテック(登録商標) 1000倍希釈
図4は、実験Aの実験方法の概要を示す図である。脱脂綿の上に15個のハツカダイコンの種子を播種したものを6皿準備した。そして、前述の6種類の水溶液を6皿にそれぞれ20ml供給した。暗所で2日放置して発芽させた。そして、光の当たる場所で発芽後4日間生育した。発芽後には、それぞれ供給した水溶液を追加した。
図5は、蒸留水を供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。図6は、250倍に希釈したプラズマ水を供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。図7は、250倍に希釈したラクテック(登録商標)を供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。図8は、1000倍に希釈したラクテック(登録商標)を供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。図9は、250倍に希釈したPALを供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。図10は、1000倍に希釈したPALを供給して生育したハツカダイコンを示す写真である。
サンプル 生育良好 背丈低い 生育不良、未発芽
(≧2.5cm) (<2.5cm)
サンプル1 10 5 0
サンプル2 8 3 4
サンプル3 10 2 3
サンプル4 11 2 2
サンプル5 12 0 3
サンプル6 15 0 0
前述したように、プラズマ水を供給したハツカダイコンの成育は悪かった。プラズマ水は、過酸化水素等の活性酸素種を含んでいると考えられる。そして、活性酸素種は、殺菌効果を有している。しかし、本実験においては、殺菌効果を備えるプラズマ水を供給した場合には、ハツカダイコンはそれほど生育しなかった。つまり、ハツカダイコンは、殺菌効果のある水を供給されたところで好適に生育するわけではない。
2−1.稚魚
本実験では、ゼブラフィッシュの稚魚を育成した。実験開始時におけるゼブラフィッシュの体長は3mm程度である。
成長促進水溶液は、実験Aと同様である。ただし、プラズマ照射装置P20と液面との間の距離は2mmであった。それ以外の各種条件は、実験Aと同様である。
図11に示すように、ゼブラフィッシュを10cmディッシュの中で飼育した。飼育に用いた育成水の体積は30mLであった。そして、この育成水に1日1回0.1mLの成長促進水溶液(PAL)を投与した。つまり、成長促進水溶液を300倍に薄めた。そして、この投与を3週間継続した。また、3週間継続してエサをゼブラフィッシュに与えた。そして、3週間後にゼブラフィッシュに麻酔をかけて体長を測定した。
図12は、3週間飼育した後のゼブラフィッシュの体長を示すグラフである。図12の一番左側のデータは、成長促進水溶液(PAL)を投与せずに3週間飼育したゼブラフィッシュの体長である。図12の左側から2番目のデータは、原料水溶液(ラクテック(登録商標))を3週間投与したゼブラフィッシュの体長である。図12に左側から3番目のデータは、2つの電極のうちの一方を水中に備えるプラズマ発生装置によりプラズマを照射した成長促進水溶液(PAL)を3週間投与したゼブラフィッシュの体長である。図12の一番右側のデータは、プラズマ発生装置P20によりプラズマを照射した成長促進水溶液(PAL)を3週間投与したゼブラフィッシュの体長である。
プラズマの照射量としてプラズマ密度時間積を用いる。プラズマ密度時間積は、プラズマ密度と照射時間との積である。プラズマ密度時間積は、プラズマを照射した量を表している。また、単位体積当たりのプラズマ密度時間積は、成長促進水溶液(PAL)の単位体積当たりに照射されたプラズマ生成物の量を表している。
3−1.さくらんぼ
農作物として桜桃を用いた。桜桃にはさくらんぼの実がなる。
ラクテック(登録商標)にプラズマを照射した成長促進水溶液(PAL)を用意した。実験Cにおける成長促進水溶液(PAL)は、ラクテック(登録商標)にプラズマを照射したものである。プラズマガスとして3slmのArガスを用いた。プラズマ装置と溶液との間の距離は5mmであった。プラズマの照射時間は300秒であった。ラクテック(登録商標)の量は7cm3 であった。上記の成長促進水溶液(PAL)を36バッチ製造した。ただし、最後のバッチではラクテック(登録商標)の量は5cm3 であった。これにより、250cm3 の成長促進水溶液(PAL)を得た。そして、その成長促進水溶液(PAL)を6Lに希釈した。つまり、希釈率は24倍である。
実験方法を表4に示す。樹木C1、樹木C2には成長促進水溶液(PAL)を散布した。樹木C1には、噴霧器により枝に2Lの成長促進水溶液(PAL)を散布するとともに、樹木C1の根元の土に2Lの成長促進水溶液(PAL)を散布した。樹木C2には、樹木C2の根元の土に2Lの成長促進水溶液(PAL)を散布した。このように、1回当たり合計6Lの成長促進水溶液(PAL)を消費した。散布期間は桜桃の花が満開になってから3週間である。そして成長促進水溶液(PAL)の供給を停止してから1週間後にさくらんぼを収穫した。散布頻度は週に2〜3回である。なお、樹木C1〜C3には、PALとは別に、通常の生育に用いられる量の水を与えている。
樹木 PALの散布方法
樹木C1 樹木に2L + 土に2L
樹木C2 土に2L
樹木C3 PAL無し
実験結果を表5に示す。表5の糖度は、桜桃のさくらんぼの実の糖度である。表5に示すように、成長促進水溶液(PAL)を与えた樹木C1、C2の糖度は、成長促進水溶液(PAL)を与えなかった樹木C3の糖度よりも高い。成長促進水溶液(PAL)を与えることにより、糖度が5%ほど向上している。
樹木 PALの散布方法 糖度
樹木C1 樹木に2L + 土に2L 21.1
樹木C2 土に2L 21.0
樹木C3 PAL無し 20.1
1100…原料水溶液貯蔵庫
1200…成長促進水溶液貯蔵庫
1300…電源ユニット
P1…プラズマ照射部
P1a…プラズマ発生部
P1b…反応槽
P10、P20…プラズマ発生装置
10、11…筐体部
10i、11i…ガス導入口
10o、11o…ガス噴出口
2a、2b…電極
P…プラズマ領域
H…凹部(ホロー)
Claims (6)
- L−乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する原料水溶液を準備する水溶液準備工程と、
前記原料水溶液にプラズマを照射して成長促進水溶液とする成長促進水溶液製造工程と、
農作物を育成する育成水に前記成長促進水溶液を混入する育成工程と、
を有すること
を特徴とする農作物の生産方法。 - 請求項1に記載の農作物の生産方法において、
前記成長促進水溶液を冷凍する冷凍工程を有すること
を特徴とする農作物の生産方法。 - L−乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する原料水溶液を準備する水溶液準備工程と、
前記原料水溶液にプラズマを照射して成長促進水溶液とする成長促進水溶液製造工程と、
魚類を育成する育成水に前記成長促進水溶液を混入する育成工程と、
を有すること
を特徴とする魚類の生産方法。 - 請求項3に記載の魚類の生産方法において、
前記成長促進水溶液を冷凍する冷凍工程を有すること
を特徴とする魚類の生産方法。 - L−乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する原料水溶液を貯蔵する原料水溶液貯蔵庫と、
前記原料水溶液にプラズマを照射して成長促進水溶液とするプラズマ照射部と、
前記成長促進水溶液を貯蔵する成長促進水溶液貯蔵庫と、
を有すること
を特徴とする成長促進水溶液の製造装置。 - L−乳酸ナトリウムと、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有する水溶液にプラズマを照射したものであること
を特徴とする成長促進水溶液。
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