JPWO2020059858A1 - 養液栽培用分散液、及び養液栽培用分散液を使用する養液栽培方法。 - Google Patents
養液栽培用分散液、及び養液栽培用分散液を使用する養液栽培方法。 Download PDFInfo
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Abstract
Description
収穫量を増やすためには、肥料を調製し、栽培期間を短くして植物の栽培効率や回転率を上げる必要がある。また、栽培期間が短い程、病原菌や害虫による被害を受ける可能性が減少する。このように植物の栽培期間を短くすることは、成長促進作用の関与するところであり、従来の栽培法をいかに改良して生育を促進するか或いは品質の高い作物を栽培するかが課題となっている。
解繊処理は、図1に示した水中対向衝突法(以下、ACC法と言うこともある。)を用いて行う。これは、水に懸濁したパルプをチャンバー(図1:107)内で相対する二つのノズル(図1:108a,108b)に導入し、これらのノズルから一点に向かって噴射、衝突させる手法である。図1に示される装置は液体循環型となっており、タンク(図1:109)、プランジャ(図1:110)、対向する二つのノズル(図1:108a,108b)、必要に応じて熱交換器(図1:111)を備え、水中に分散させた微粒子を二つのノズルに導入し高圧下で合い対するノズル(図1:108a,108b)から噴射して水中で対向衝突させる。
多糖スラリ供給経路3は多糖スラリ供給部であり多糖スラリを貯留するタンク7、ポンプ8を循環路9に配置してなり、一方、第2の液状媒体供給経路4はタンク10、ポンプ11、熱交換器12、プランジャ13を循環路である液状媒体供給経路4に配置してなる。
非多糖スラリーを、チャンバー2を介して第2の液状媒体供給経路4を循環させる。具体的にはポンプ11を用いてタンク10内の非多糖スラリを熱交換器12、プランジャ13を通過させて液状媒体供給経路4内を循環させる。一方、多糖スラリーを、チャンバー2を介して多糖スラリ供給経路3内を循環させる。具体的にはポンプ8を用いてタンク7内の多糖スラリをビニルホース、ゴムホース等を用いて形成された循環路9内を循環させる。
以上のプロセスを反復する過程で多糖スラリ供給経路3内を循環してチャンバー2内を流通する多糖スラリ及び第2の液状媒体供給経路4を循環する非多糖スラリ中の多糖が徐々に解繊されて、用途に応じた解繊度合の均一性の高いCNF分散液が得られる。
また、解繊後の繊維径に対する繊維長の比(アスペクト比)がパルプ繊維毎に異なるので、CNF分散液の粘度値はそれぞれ異なるものとなる。
さらに、例えば、異なる種類のパルプ繊維を組み合わせることにより、又は、前記解繊度合を調製することにより、CNF水分散液1wt%における粘度を概ね300〜10000mPa・sの範囲で調整することができる。
CNF固形分量0.15gを30mLの0.5M銅エチレンジアミン溶液に溶解させ、キャノン・フェンスケ動粘度管を用いて、CNF・銅エチレンジアミン溶液の粘度ηを測定し、0.5M銅エチレンジアミン溶液の粘度をη0として、下記のSchulz−Blaschke式から極限粘度[η]を求めて、下記のMark−Houwink−Sakurada式から重合度DPを算出した。
比粘度 ηsp=η/η0−1
極限粘度[η]=ηsp/{c(1+A×ηsp)}
η0は0.5M銅エチレンジアミン溶液の粘度であり、cはCNF濃度(g/mL)であり、Aは溶液の種類によって決まる固有値であって0.5M銅エチレンジアミン溶液の場合にはA=0.28である。
重合度DP=[η]/Ka
Kとaは高分子と溶媒の種類によって決まる固有値であって、銅エチレンジアミン溶液に溶解したセルロースの場合としてK=0.57、a=1とした。
本発明の養液栽培用栽培剤とは、肥料成分とCNF分散液とを含んでなるもの又はCNF分散液のことをいう。ここで、肥料成分の形態は、特に制限されず、液体或いは固体(固形)のいずれでもよい。
本発明における肥料成分は、窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄、鉄、マンガン、ホウ素、亜鉛、モリブデン、銅、塩素、ニッケルのうち、少なくとも一つを含有していればよい。また、液体肥料或いは固体(固形)肥料は、前記肥料成分が有する諸機能を阻害しない範囲内であれば他の成分を含んでいてもよい。
また、前記固体(固形)肥料としては、油粕、骨粉、魚かす、鶏糞、米糠、草木灰等の植物性又は動物性の有機質肥料、又は、鉱物や石油などを原料とする無機質肥料(化学肥料)等、特に制限されることなく公知のものを使用することができる。
また、前記CNF分散液を液体肥料又は固体(固形)肥料等の肥料成分が施肥された土壌等の箇所へ噴霧することによっても生長を促進させることができる。噴霧されたCNF分散液中のCNFは、土壌中の肥料成分中の植物の生長に必要な成分を吸着し、植物根圏へ到達する。その結果、植物根圏に存在する肥料成分濃度が高いものとなり、肥料吸収が促進されるために、さらに生長が促進される。なお、肥料成分とCNF分散液とを含んでなる養液栽培用栽培剤を使用しても、CNF分散液単体である場合と同様の効果が得られること言うまでもない。
本発明に係る養液栽培用栽培剤は、施肥後、比表面積が大きいCNFが養液栽培用栽培剤に含有する肥料成分を表面に吸着したまま、植物根圏へ到達する。その結果、植物根圏に存在する肥料成分濃度が高いものとなり、肥料吸収が促進される。すなわち、土壌を培地とする養液土耕法の場合には、土壌中に存在する肥料成分に加えて、液体肥料の肥料成分を効率よく利用できる。ここで、土壌中に存在する肥料成分としては、予め特定の箇所へ施肥した場合における肥料成分も含まれる。また、他の栽培方法においても同様の理由により効率よく利用できる。したがって、本発明の養液栽培用栽培剤を用いる対象となる植物は、特に限定されず、あらゆる種類の農園芸作物に対し用いることができる。あえて植物を例示するならば、レタス、ルバーブ、水菜、ハーブ、大根菜、わさび菜、べんり菜、青梗菜、パクチョイ、キャベツ、アブラナ、春菊、空芯菜、コマツナ、白菜、セルタス、ターサイ、ミツバ、野沢菜、ほうれん草、ネギ等などの葉菜類、唐辛子、パプリカ、メロン、ゴーヤ、スイカ、カボチャ、ブルーベリー、イチゴ、ナス、トマト、ブドウなどの果菜類、ブロッコリー、カリフラワー、フキノトウ等の花菜類、モヤシ、枝豆、豆苗、各種スプラウト等の豆類、バラ等の花卉類、稲、麦などの穀類、レンコン、大根などの根菜類、ヒヤシンス、クロッカス、チューリップ、カサブランカなどの球根類、ミシマサイコ、ニンジン、パセリなどのセリ科の植物等を例示することができる。
カサブランカの栽培を表1に示すスケジュールにおいて、同一の球根を使用して栽培を行った。ここで、2017年3月〜2017年10月の期間を1年目(比較例1)とし、2017年11月〜2018年9月の期間を2年目(実施例1)とした。
竹パルプを原料とし、ACC法によるCNF分散液100cc(濃度0.4wt%、平均重合度800、結晶化度61)を得た。次いで、液体肥料(住友化学園芸株式会社製、花工場 生産業者保証票生第85095号 N:P:K=5:10:5 Mg:0.08 Mn:0.004 B:0.016)10cc及び前記CNF分散液100ccに水7000ccを加えて、全量7110ccとし、栽培剤とした。
次いで、1年目終了時のカサブランカの球根を掘り起こし、洗浄した後、植え直して、養液土耕法により栽培した。このとき、1回/週間の頻度で、CNF固形分量0.09g/回(施肥時濃度0.006%)となるようにし、全量で1500ccの栽培剤を施肥した。
液体肥料(住友化学園芸株式会社製、花工場 生産業者保証票生第85095号 N:P:K=5:10:5 Mg:0.08 Mn:0.004 B:0.016)10ccに水7000ccを加えて、全量7010ccとした。
カサブランカの苗を購入し、養液土耕法により栽培した。このとき、1回/週間の頻度にて、全量で1500ccの栽培剤を施肥した。
表2、図4及び図5の結果から、本願発明に係る養液栽培用栽培剤は、CNF分散液を配合しない液体肥料と比較して、約1.5倍の成長量があった。なお、一般的に、一度開花した後の球根を使用した2年目以降のカサブランカは徐々に背丈、蕾数が減少することが知られている。
(実施例2)
竹パルプを原料とし、ACC法によるCNF分散液100cc(濃度0.4wt%、平均重合度800、結晶化度61)を得た。次いで、液体肥料(住友化学園芸株式会社製、花工場 生産業者保証票生第85095号 N:P:K=5:10:5 Mg:0.08 Mn:0.004 B:0.016)10cc及び前記CNF分散液に水7000ccを加えて、全量7110ccとして、栽培剤とした。
液体肥料(住友化学園芸株式会社製、花工場 生産業者保証票生第85095号 N:P:K=5:10:5 Mg:0.08 Mn:0.004 B:0.016)10ccに水7000ccを加えて、全量7010ccとした。
他の条件は、実施例2と同様にしてトマトの栽培を行った。
表3及び図6の結果から本願発明に係る栽培剤は、CNF分散液を配合していない液体肥料と比較して、総収穫量は約1.3倍、1個当たりの重量は、約1.2倍及び成長量は約1.4倍となった。また、収穫後のトマトの根の重量は、表4から実施例2の方が少なかった。これより本願発明に係る養液栽培用栽培剤は、トマトの根の成長を抑えつつ、トマトの収穫量を増加させる効果があるといえる結果となった。
(実施例3)
広葉樹パルプを原料とし、ACC法によるセルロースナノファイバー分散液100cc(濃度0.2wt%、平均重合度770、結晶化度71)を得た。次いで、液体肥料(住友化学園芸株式会社製、花工場 生産業者保証票生第85095号 N:P:K=5:10:5 Mg:0.08 Mn:0.004 B:0.016)10ccに前記CNF分散液100ccに水7000ccを加えて、全量を7110ccとして、栽培剤とした。
液体肥料(住友化学園芸株式会社製、花工場 生産業者保証票生第85095号 N:P:K=5:10:5 Mg:0.08 Mn:0.004 B:0.016)10ccに水7000ccを加えて、全量7010ccとした。
他の条件は、実施例3と同様にして二十日大根の栽培を行った。
表5、表6及び図8〜図10の結果から、本発明に係る栽培剤を用いて栽培した二十日大根は、CNF分散液を配合しない液体肥料と比較して、大根部分は、2倍の成長量及び茎部分は約1.2倍の成長量であった。
(実施例5)
竹パルプを原料とし、ACC法によるセルロースナノファイバー分散液100cc(濃度0.2wt%、平均重合度800、結晶化度61)を得た。次いで、2018年7月1日〜2018年7月13日の期間、豆苗を水耕栽培法により栽培した。このとき、水換えを毎日行い、かつ、1回/日の割合で根の部分に4側面から噴霧した。なお、前記期間中に噴霧したCNF固形分量の全量は、0.01gであった。
CNF分散液を水に変え、実施例5と同様にして豆苗の栽培を行った。
図11の結果から、実施例5の根部分は変色せず、異臭も発生しなかった。これに対して、比較例5の根部分は褐色に変色し、異臭が発生した。この結果より、CNF分散液は、腐敗や異臭を防止する効果がある事が分かった。
(実施例6)
針葉樹パルプを原料とし、ACC法によるセルロースナノファイバー分散液100cc(濃度0.2wt%、平均重合度700、結晶化度63)を得た。次いで、2018年8月12日〜2018年8月31日の期間、ブロッコリースプラウトを水耕栽培法により栽培した。8月12日に種植えを行い、8月16日に発芽した。このとき、水換えを毎日行い、かつ、発芽した8月16日から2回/日の割合で1.25ccを4側面から噴霧した。なお、前記期間中に噴霧したCNF固形分量の全量は、0.04gであった。前記期間中において、菌数の測定を以下の方法で実施した。
微生物簡易測定器具「サンアイバイオチェッカーTTC(総菌数測定用)」 (三愛石油株式会社製)を用いて、ディップスライドを検体液に浸し、その後恒温槽にて37℃で24時間培養後、対照表と比較評価した。
CNF分散液を水に変え、実施例6と同様にしてブロッコリースプラウトの栽培を行い、菌数の測定を実施例6と同様の方法で測定した。
図12の結果から、実施例5の根部分は変色せず、異臭も発生しなかった。これに対して、比較例5の根部分は褐色に変色し、異臭が発生した。また、図13の結果から、CNF分散液は、菌数を抑える効果が有ること明らかとなった。この結果により、CNF分散液は、菌の増殖を抑え、腐敗や異臭を防止する効果がある事が分かった。
(実施例7)
竹パルプを原料とし、ACC法によるセルロースナノファイバー分散液1000cc(濃度1.7%、平均重合度830、結晶化度61)を得た。次いで、これを水20000ccを用いて希釈した(施肥時濃度0.081%)。次いで、2018年10月17日〜2019年1月24日の期間、早世キャベツ及びキャベツを以下の条件にて、畑栽培した。
CNF希釈液:作付け時1回、追肥1回の合計2回(期間中に噴霧したCNF固形分量の全量:34g、キャベツ1個あたりのCNF固形分量:0.34g)
固形肥料(化成肥料):作付け時1回、追肥2回 合計3回
農薬:1回/週
面積:縦35m×横0.4m×高さ0.2=2.8m3(キャベツ100個分)
CNF分散液を使用しないこと以外は、実施例7と同様にしてキャベツの栽培を行った。
表7〜9の結果から、CNFを添加したキャベツは、CNFを添加しないキャベツより平均約1.2倍の成長量であった。また、図14、15の結果から、栽培初期段階におけるキャベツ(キャベツとなる部分)に明らかに差があることが分かった。この結果により、CNF分散液には、キャベツの成長を促進させ、収穫量を増大させる効果がある事が分かった。
(実施例8)
針葉樹パルプを原料とし、ACC法によるセルロースナノファイバー分散液600cc(濃度0.05%、平均重合度720、結晶化度63)を得た。次いで、2018年10月7日〜2019年2月28日の期間、ブロッコリーを以下の条件にて、畑栽培した。
CNF希釈液:作付け時1回、追肥2回の合計3回(期間中に噴霧したCNF固形分量の全量:0.9g)
固形肥料(朝日工業株式会社製 超速効早効き野菜の肥料 N:P:K=10:12:10 有機成分約30%):作付け時1回、追肥2回(10日おき)各6g 合計3回(期間中の添加量18g)
水:1回/日
CNF分散液を使用しないこと以外は、実施例8と同様にしてブロッコリーの栽培を行った。
表10の結果から、CNFを添加したブロッコリーは、CNFを添加しないブロッコリーより約1.5倍の成長量であった。この結果により、CNF分散液には、ブロッコリーの成長を促進させ、収穫量を増大させる効果がある事が分かった。
本発明の養液栽培用分散液とは、肥料成分とCNF分散液とを含んでなるもの又はCNF分散液のことをいう。ここで、肥料成分の形態は、特に制限されず、液体或いは固体(固形)のいずれでもよい。
本発明における肥料成分は、窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄、鉄、マンガン、ホウ素、亜鉛、モリブデン、銅、塩素、ニッケルのうち、少なくとも一つを含有していればよい。また、液体肥料或いは固体(固形)肥料は、前記肥料成分が有する諸機能を阻害しない範囲内であれば他の成分を含んでいてもよい。
また、前記CNF分散液を液体肥料又は固体(固形)肥料等の肥料成分が施肥された土壌等の箇所へ噴霧することによっても生長を促進させることができる。噴霧されたCNF分散液中のCNFは、土壌中の肥料成分中の植物の生長に必要な成分を吸着し、植物根圏へ到達する。その結果、植物根圏に存在する肥料成分濃度が高いものとなり、肥料吸収が促進されるために、さらに生長が促進される。なお、肥料成分とCNF分散液とを含んでなる養液栽培用分散液を使用しても、CNF分散液単体である場合と同様の効果が得られること言うまでもない。
本発明に係る養液栽培用分散液は、施肥後、比表面積が大きいCNFが養液栽培用分散 液に含有する肥料成分を表面に吸着したまま、植物根圏へ到達する。その結果、植物根圏に存在する肥料成分濃度が高いものとなり、肥料吸収が促進される。すなわち、土壌を培地とする養液土耕法の場合には、土壌中に存在する肥料成分に加えて、液体肥料の肥料成分を効率よく利用できる。ここで、土壌中に存在する肥料成分としては、予め特定の箇所へ施肥した場合における肥料成分も含まれる。また、他の栽培方法においても同様の理由により効率よく利用できる。したがって、本発明の養液栽培用分散液を用いる対象となる植物は、特に限定されず、あらゆる種類の農園芸作物に対し用いることができる。あえて植物を例示するならば、レタス、ルバーブ、水菜、ハーブ、大根菜、わさび菜、べんり菜、青梗菜、パクチョイ、キャベツ、アブラナ、春菊、空芯菜、コマツナ、白菜、セルタス、ターサイ、ミツバ、野沢菜、ほうれん草、ネギ等などの葉菜類、唐辛子、パプリカ、メロン、ゴーヤ、スイカ、カボチャ、ブルーベリー、イチゴ、ナス、トマト、ブドウなどの果菜類、ブロッコリー、カリフラワー、フキノトウ等の花菜類、モヤシ、枝豆、豆苗、各種スプラウト等の豆類、バラ等の花卉類、稲、麦などの穀類、レンコン、大根などの根菜類、ヒヤシンス、クロッカス、チューリップ、カサブランカなどの球根類、ミシマサイコ、ニンジン、パセリなどのセリ科の植物等を例示することができる。
竹パルプを原料とし、ACC法によるCNF分散液100cc(濃度0.4wt%、平均重合度800、結晶化度61)を得た。次いで、液体肥料(住友化学園芸株式会社製、花工場 生産業者保証票生第85095号 N:P:K=5:10:5 Mg:0.08
Mn:0.004 B:0.016)10cc及び前記CNF分散液100ccに水7000ccを加えて、全量7110ccとし、養液栽培用分散液とした。
次いで、1年目終了時のカサブランカの球根を掘り起こし、洗浄した後、植え直して、養液土耕法により栽培した。このとき、1回/週間の頻度で、CNF固形分量0.09g/回(施肥時濃度0.006%)となるようにし、全量で1500ccの養液栽培用分散 液を施肥した。
液体肥料(住友化学園芸株式会社製、花工場 生産業者保証票生第85095号 N:P:K=5:10:5 Mg:0.08 Mn:0.004 B:0.016)10ccに水7000ccを加えて、全量7010ccとした。
カサブランカの苗を購入し、養液土耕法により栽培した。このとき、1回/週間の頻度にて、全量で1500ccの養液栽培用分散液を施肥した。
表2、図4及び図5の結果から、本願発明に係る養液栽培用分散液は、CNF分散液を配合しない液体肥料と比較して、約1.5倍の成長量があった。なお、一般的に、一度開花した後の球根を使用した2年目以降のカサブランカは徐々に背丈、蕾数が減少することが知られている。
(実施例2)
竹パルプを原料とし、ACC法によるCNF分散液100cc(濃度0.4wt%、平均重合度800、結晶化度61)を得た。次いで、液体肥料(住友化学園芸株式会社製、花工場 生産業者保証票生第85095号 N:P:K=5:10:5 Mg:0.08
Mn:0.004 B:0.016)10cc及び前記CNF分散液に水7000ccを加えて、全量7110ccとして、養液栽培用分散液とした。
表3及び図6の結果から本願発明に係る栽培剤は、CNF分散液を配合していない液体肥料と比較して、総収穫量は約1.3倍、1個当たりの重量は、約1.2倍及び成長量は約1.4倍となった。また、収穫後のトマトの根の重量は、表4から実施例2の方が少なかった。これより本願発明に係る養液栽培用分散液は、トマトの根の成長を抑えつつ、トマトの収穫量を増加させる効果があるといえる結果となった。
(実施例3)
広葉樹パルプを原料とし、ACC法によるセルロースナノファイバー分散液100cc(濃度0.2wt%、平均重合度770、結晶化度71)を得た。次いで、液体肥料(住友化学園芸株式会社製、花工場 生産業者保証票生第85095号 N:P:K=5:10:5 Mg:0.08 Mn:0.004 B:0.016)10ccに前記CNF分散液100ccに水7000ccを加えて、全量を7110ccとして、養液栽培用分散 液とした。
表5、表6及び図8〜図10の結果から、本発明に係る養液栽培用分散液を用いて栽培した二十日大根は、CNF分散液を配合しない液体肥料と比較して、大根部分は、2倍の成長量及び茎部分は約1.2倍の成長量であった。
Claims (7)
- セルロースナノファイバーを含有することを特徴とする養液栽培用栽培剤。
- 請求項1に記載のセルロースナノファイバーは、平均太さ3〜200nmであり、平均長さ0.1μm以上であることを特徴とする養液栽培用栽培剤。
- 請求項1又は請求項2に記載のセルロースナノファイバーは、セロビオースユニット内に水酸基6個を有し、化学修飾されていないセルロースナノファイバーであることを特徴とする養液栽培用栽培剤。
- 請求項1から請求項3に記載のセルロースナノファイバーは、平均太さが3〜200nmであり、結晶化度が50以上であり、かつ、原料のα―セルロース含有率が60〜99質量%であることを特徴とする養液栽培用栽培剤。
- 請求項1から請求項4に記載の養液栽培用栽培剤は、肥料成分と共に使用することで収穫量を増加させることを特徴とする養液栽培用栽培剤。
- 請求項1から請求項5のいずれか一に記載の養液栽培用栽培剤を使用することを特徴とする養液栽培方法。
- 肥料成分を施肥した箇所へ請求項1から請求項5のいずれか一に記載の養液栽培用栽培剤を使用することを特徴とする養液栽培方法。
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