WO2023286603A1 - 植物育成促進材料及びその製造方法 - Google Patents
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- A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
- A01P21/00—Plant growth regulators
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/02—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing inorganic compounds only
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Definitions
- the present invention relates to a plant growth promotion material and a method for producing the same, and more particularly to a plant growth promotion material capable of improving soil, which is the foundation for plant growth, to create conditions suitable for plant growth, and a method for producing the same. be.
- waste such as livestock excrement, sewage sludge, food residue, thinned wood, bamboo, grass clippings, and pruned branches is subjected to methane fermentation treatment for use in the agricultural field, and the solid content of the fermentation residue is converted to compost. If there is a demand for the liquid portion, measures such as using it as liquid fertilizer are described.
- the present invention has been made in view of the circumstances as described above, and its first object is to improve the soil that serves as the foundation for plant growth, and to enable plant growth to appear in conditions suitable for plant growth.
- An object of the present invention is to provide a promoting material, a method for producing the same, and a plant growing method using the above plant growing promoting material.
- a second object of the present invention is a plant growth promotion material that can be directly sprayed or adhered to plants to activate the life activity of the plants and promote the growth of the plants, a method for producing the same, and the above-mentioned plant growth. It is to provide a plant growing method using a promotion material.
- a third object of the present invention is to use sorghum as a raw material and utilize the properties of the sorghum to improve the soil, promote the vital activity of the plant, and promote the growth of the plant.
- An object of the present invention is to provide a growth-promoting material, a method for producing the same, and a plant-growing method using the plant growth-promoting material.
- the gist of the first invention is a plant growth promoting material produced by dispersing quantum dot carbon composed of ultrafine nanoparticles with a diameter of 1 ⁇ to 20 nm or less in water.
- quantum dot carbon means an atom composed of ultrafine nanoparticles of one carbon atom or ultrafine nanoparticles in which two to three carbon atoms are bonded in a chain. is defined as carbon in the form of Quantum dot carbon used in the plant growth promoting material of the present invention is, as described above, a combination of one carbon atom or two to three carbon atoms, which promotes fine particle formation to the utmost limit. ing.
- the specific size of the quantum dot carbon is, for example, 1 ⁇ to 20 nm or less in diameter.
- the plant-growth-promoting material is sprayed on the soil to keep the soil at an alkaline pH of 8 to 11, and the activating action of the quantum dot carbon activates and proliferates bacteria in the soil to improve the soil. conduct.
- the quantum dot carbon is made from living organisms, preferably plants, and the negative ions generated by dispersing the quantum dot carbon in water are retained in water. Alkalinity of PH 11 may be maintained.
- the gist of the above-mentioned quantum dot carbon is that it penetrates into the inside of plant cells due to its ultra-fine nanoparticle properties, and promotes the life activities of plants through its own activating activity and the action of negative ions.
- the plant growth promoting material is composed of quantum dot carbon made from sorghum, retains the high sugar content of sorghum, exerts a strong activation action, highly activates bacteria in the soil, or The gist is that it penetrates into the inside of the cell of the plant and further promotes the life activity of the plant.
- the second invention of the present invention is a method for producing a plant growth promoting material, in which an organic substance containing no elemental carbon is heated at a predetermined temperature in an oxygen-free atmosphere to reduce initial components other than carbon in the atmosphere and in the organic substance to 500°C or less. Negative ions generated by dispersing in water the quantum dot carbon produced by thermally decomposing and individually liberating the one with the lowest decomposition temperature at the temperature of , and dispersing the quantum dot carbon in water. is retained in water to allow the quantum dot carbon to permeate the soil.
- a biological material is used as the organic substance that does not contain simple carbon, and the quantum dot carbon may be pulverized to a particle size of 1 ⁇ to 20 nm or less at 500° C. or less.
- the gist is that in the method for producing the plant growth promoting material, sorghum is used as the biological material as an organic material that does not contain elemental carbon.
- quantum dot carbon composed of ultrafine nanoparticles in which two to three carbon atoms are bonded in a chain is dispersed in water, and this is applied to plants, etc. Since it penetrates into the cells of plants and activates the life activities of plants and the like, it can be used to increase the yield of agricultural products.
- sorghum when the quantum dot carbon of the present invention is produced using sorghum as a raw material, sorghum has a high sugar content as described above. It exerts an activating action to highly activate bacteria in the soil, or penetrates into the inside of plant cells to further promote the vital activities of plants.
- the quantum dot carbon of the present invention when the quantum dot carbon of the present invention is sucked up from the soil by plants, it can easily enter into plant cells.
- the quantum dot carbon of the present invention retains the properties of high sugar content due to the high sugar content of sorghum, which is the raw material, and exerts a strong activating action, which is more than the basic element of living organisms, which is the original carbon. to activate cells and activate the life activity of plants.
- the plant growth promoting material can be produced by heating the biological material, which is a raw material, at a temperature in the low range. There is a special effect that reduction can be achieved.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a quantum dot carbon manufacturing apparatus used for a plant growth promoting material in the present invention; FIG. It is a process drawing showing the manufacturing process by the quantum dot carbon manufacturing apparatus which concerns on the said embodiment.
- 1 is an ultra-high-resolution scanning transmission electron micrograph at a magnification of 2,000,000 times of quantum dot carbon according to the present invention.
- 1 is an ultra-high-resolution transmission electron micrograph at a magnification of 2,000,000 times of quantum dot carbon according to the present invention.
- 5 is an ultra-high-resolution transmission electron microscope photograph showing the imaging target of FIG. 4 magnified to 4,000,000 times.
- FIG. 1 is a diagram schematically showing quantum dot carbon according to the present invention with an element symbol.
- FIG. 4 is a diagram showing a situation in which the plant growth promoting material obtained from the quantum dot carbon according to the embodiment is sprayed on farmland by the material spraying device. It is a diagram showing how the land is improved or changed in the farmland to which the promoting material is sprayed.
- (b) is a photograph of a state after a rainfall in the promoting material sprayed farmland. It is a diagram showing the improvement or change of the land in the promotion material sprayed farmland at the time when about two months have passed since the situation shown in FIG. is.
- (b) is a photograph of a growing state of plants in a farmland to which promotion material is applied.
- 10 is a photographic diagram showing a comparison of the growing conditions of rice that has reached harvest time between the "promoting material sprayed farmland” and the "original farmland”. It is a photograph showing a comparison of the growth conditions of corn in the middle of growing between the "promoting material sprayed farmland” and the “original farmland”, and (a) is a diagram showing the "original farmland” and the corn planted there. .
- FIG. 2 is a photographic diagram showing only the growth state of ginger grown in the “promoting material sprayed farmland” as a ginger growth experiment.
- Quantum dot carbon and its manufacturing method First, the quantum dot carbon used for the plant growth promoting material of the present invention and the method for producing the same will be described.
- Fig. 1 is a cross-sectional view showing an example of an apparatus for manufacturing the quantum dot carbon.
- the quantum dot carbon manufacturing apparatus comprises an airtight chamber 1, a cartridge 5 detachably attached to the airtight chamber 1 for taking out the quantum dot carbon, and a cartridge 5 installed inside the airtight chamber 1. It is composed of a base 6 and a base 6.
- the airtight chamber 1 is kept in a nitrogen atmosphere during the manufacture of the quantum dot carbon.
- the inside of the cartridge 5 is kept in the same atmosphere (nitrogen atmosphere) as the airtight chamber 1 .
- An organic material, which is a raw material for quantum dot carbon, is placed on the base 6 .
- the airtight chamber 1 is provided with a gas injection line 9 having a gas injection opening/closing valve 2 and a pyrolysis gas discharge line 10 having a gas discharge opening/closing valve 3 for discharging pyrolyzed gas.
- a heater 4 is incorporated in the airtight chamber 1 to raise the temperature to a predetermined temperature.
- the heater 4 a far-infrared carbon ceramic heater, a carbon filament, or the like, which is installed on the inner peripheral wall of the airtight chamber 1 and can be energized from the outside of the airtight chamber 1 by appropriate means, is used.
- the heater 4 may be provided not only on the inner peripheral wall of the airtight chamber 1 but also on the bottom. In FIG.
- reference numeral 11 denotes a roller, which is used for conveying the finished quantum dot carbon from the airtight chamber 1 to the cartridge 5 and conveying the raw material M from the cartridge 5 to the airtight chamber 1.
- a roller 11 is also installed at the bottom of the cartridge 5 .
- the manufacturing process by the quantum dot carbon manufacturing apparatus shown in FIG. A first step of replacing the air in the airtight chamber 1 with an inert gas to create an oxygen-free atmosphere; and heating the raw material M in the airtight chamber 1 at a predetermined temperature higher than the temperature of the second step to thermally decompose the initial components other than carbon in the organic matter in order from the lowest decomposition temperature.
- Quantum-dot carbon is produced by a third step of separating and discharging from the airtight chamber 1, and a fourth step of stopping the heating of the raw material M and recovering the quantum-dot carbon remaining in the airtight chamber 1. manufactured.
- the raw material M for the quantum dot carbon used in the first step for example, organic substances that normally exist such as macromolecular substances and living organisms can be used. It is not preferable as the raw material M because the simple substance is crystallized and has a molecular form, and the produced carbon is mixed with molecular carbon. Biological materials, that is, organic materials used in the field of agriculture, are more preferable as the raw material M for quantum dot carbon. branches, leaves, roots, etc.
- sorghum a type of corn
- sorghum produced in Vietnam has a high sugar content
- research by the present inventor has found that quantum dot carbon obtained from the sorghum is optimal as a material for promoting plant growth.
- Fig. 2 is a process diagram showing the manufacturing process by the quantum dot carbon manufacturing equipment. Based on this process diagram, the above-described processing steps will be described in more detail.
- the first step with the shutter 7 open, the raw material M made of an organic biological material is loaded on the table 6 in the airtight chamber 1, the shutter 7 is closed, and the pyrolysis gas discharge pipe 10 is loaded. is opened, the airtight chamber 1 is initially heated. The operation takes about 30 minutes from the introduction of the raw material M to the initial stage of the heating operation, and the temperature rise in the pyrolysis chamber during this period is 100° C. or less.
- nitrogen gas 12 and argon gas 13 which are inert gases, for example (other inert gases may also be used.
- Nitrogen gas is represented here) is injected into the airtight chamber 1 from the gas injection pipe 9.
- the air 14 oxygen, carbon dioxide, etc.
- the gas injection opening/closing valve 2 and the gas discharge opening/closing valve 3 of the pyrolysis gas discharge line 10 are once closed. This gas replacement process is an operation for about 50 minutes, and almost 100% of the gas in the pyrolysis chamber is replaced with inert gas by this process operation.
- the heater 4 is energized to first heat the airtight chamber 1 and the raw material M loaded therein to 100° C. to 150° C., which is a temperature at which moisture evaporates, and the surface of the raw material M is heated.
- the moisture (H 2 O) adhering to the material M, the moisture leached from the tissue of the raw material M, and the moisture in the nitrogen atmosphere are sufficiently evaporated.
- the gas discharge opening/closing valve 3 of the gas discharge line 10 is opened, and a gas containing water vapor 15, oxygen, and nitrogen is discharged from the pyrolysis gas discharge line 10 to the outside of the airtight chamber 1 while nitrogen is being introduced from the gas injection line 9.
- This water evaporation operation may take about 120 minutes, but in order to evaporate the water more completely, it takes a sufficiently long time of about 300 minutes or longer. is good.
- This moisture evaporation operation is an important operation for manufacturing quantum dot carbon for the present invention. Oxygen is thereby almost completely removed from the airtight chamber 1 . During that time, the temperature is kept at 100-150°C. It is preferable to evaporate the water content of the raw material M until the water content of the raw material M is about 15% (about 10 to 25%) or less in weight percent.
- the heater 4 is energized again to heat the raw material M to 200° C. to 350° C. while maintaining the nitrogen atmosphere in the airtight chamber 1, thereby liberating the chlorine compound in the raw material M.
- Chlorine compounds in the raw material M are discharged from the airtight chamber 1 in the same manner as in the case of discharging the moisture and the like. This heating/extraction operation takes about 100 to 120 minutes.
- the heater 4 is further energized to keep the raw material M at 350 to 450° C., and the chlorine compound is discharged in the same manner.
- the remaining polymer components in the raw material M are liberated and discharged from the airtight chamber 1 to complete the third step.
- carbon that does not vaporize at 450° C., that is, a carbon material remains in the airtight chamber 1 . This heating/extraction operation takes about 50 to 100 minutes.
- the electricity to the heater 4 is stopped, low temperature nitrogen is introduced from the gas injection pipe 9, and high temperature nitrogen is discharged from the pyrolysis gas discharge pipe 10, and the inside of the airtight chamber 1 is discharged.
- the temperature is cooled to about 20 to 50° C., and the fourth step is finished. This cooling operation takes about 120 minutes, and is performed until the temperature in the airtight chamber 1 reaches almost normal temperature.
- the shutter 7 is opened, the carbon material remaining in the airtight chamber 1 is transferred to the cartridge 5, and the quantum dot carbon is taken out.
- the lumps of quantum dot carbon according to the present invention are produced with the shape of the raw material M partially left.
- Fig. 3 is a photograph of the quantum dot carbon according to the present invention taken at 2,000,000 times with an ultra-high resolution scanning transmission electron microscope.
- the quantum dot carbon is surrounded by a large number of metal ions derived from organic matter, and a state is captured in which an annular or spherical structure with a diameter of about 20 nm (nanometers) is formed.
- the above-mentioned "organic-derived metal ions” refer to ions of trace metals (Ca, Zn, Mg, Mn, etc.) inherently present in organic substances (plants).
- amorphous ultrafine nanoparticles of one carbon atom or chains of up to two to three carbon atoms, as described above.
- It is atomic carbon composed of a composite of amorphous ultrafine nanoparticles in which ultrafine nanoparticles in a state bonded to atoms are irregularly aggregated by interatomic attractive force. Then, when carbon becomes ultrafine nanoparticles of about one atom, the carbon itself exerts a self-destructing action and changes to become even smaller. In this way, carbon is a substance that exists as an energy body based on amorphous ultrafine nanoparticles.
- the quantum dot carbon of the present invention is composed of this energy body and is unalloyed.
- the quantum dot carbon of the present invention can exert various physical, chemical, or biological effects on living organisms or substances by being composed of energy bodies.
- FIG. 4 is a photograph of the quantum dot carbon according to the present invention taken at 2,000,000 times with an ultra-high resolution transmission electron microscope.
- FIG. 5 is an electron microscope photograph showing the photographed object of FIG. 4 magnified 4,000,000 times.
- the part surrounded by a square frame in FIG. 5 is an observation image of a sample with a side of 10 nm or less and a thickness of 0.2 to 2 ⁇ (angstrom).
- Carbon of about 1 ⁇ to 2 nm at most is aggregated in 10 nm, and the average size is 1.66 ⁇ .
- 1 ⁇ is one carbon C.
- the rod-like 2 nm object is composed of 2 to 3 carbon atoms bonded in a chain and is in an organic state that does not constitute a graphite carbon hexahedron.
- the image in FIG. 5 is considered to be the world's smallest photographed image of carbon within the scope of the inventor's research.
- FIG. 6 is a schematic representation of the quantum dot carbon according to the present invention with element symbols based on the SP orbital of carbon based on the photograph of FIG.
- carbon has four electrons physically, and it is known that there are countless combinations necessary for the life activity (or growth activity) of animals and plants, and the composition of matter. produces various energies, but electrons are lost or reduced in number when substances crystallize, making them unable to bond with various other substances.
- the quantum dot carbon of the present invention if C is 1, each carbon atom exists individually in each of the four hands without being bonded to any atom or ion, so there are four electrons. It can act individually and has a high ion adsorption capacity. Also, if C is two, six electrons can be activated, and the ion adsorption capacity reaches 3 to 20 times or more that of ordinary graphite carbon. In addition, when the quantum dot carbon of the present invention exists with C being 1, the particle size is 0.5 nm or less (theoretically 1.66 ⁇ ) and is in a state close to an atom, as shown in FIG. It has the ability to adsorb 4 ions per carbon atom. Thus, the quantum dot carbon of the present invention has an ion adsorption capacity of 240, which is four times the ion adsorption capacity of 60 of fullerenes composed of 60 carbon atoms.
- the quantum dot carbon of the present invention has an ion adsorption capacity of 4000, which is four times the ion adsorption capacity of 1000 carbon nanotubes composed of 1000 carbon atoms, that is, it has an ion adsorption capacity of 4000. It can be used for various purposes.
- the quantum dot carbon of the present invention is not only finer than conventional carbon that is graphitized, but it is also possible to make various substances and compounds, and it is not toxic to plants, so it improves water It has the property of being highly capable of
- the bulk quantum dot carbon obtained by the above method does not come into contact with oxygen during the process of thermally decomposing and liberating other combined components, so it is used like coal, coke, activated carbon, etc. It is not oxidized in the production stage, and the heating temperature is set to 500° C. or less (preferably around 450° C.), which is the decomposition temperature of other components, so that the excitation energy sufficient to generate an allotropic bond in carbon itself is obtained. In addition, other components that are simply combined are released, and are fixed in the state of being bonded to the raw material M as a compound, that is, in the atomic state. The quantum dot carbon shown is obtained.
- the main component of the quantum dot carbon obtained in this embodiment is 97.4% by weight of carbon, and the remaining 2.6% by weight is mineral content.
- the spectral radiant output of the quantum dot carbon in the present embodiment is very close to the spectral radiant output of a black body, 100 times that of bincho charcoal, and 400 times that of activated carbon. It can be seen that the output of It can also be seen that this quantum dot carbon, when heated to around 100° C., emits significantly radiation of wavelengths between 6 and 14 ⁇ m (micrometers), ie mid-infrared.
- middle-infrared rays with a wavelength of 6 to 14 ⁇ m have strong heat penetration and thermal vibration reaction.
- the vibrational energy decomposes water molecules to generate a large amount of hydrogen ions and hydroxide ions, so that high ion conversion efficiency can be obtained.
- an inert gas may be used, and although the cartridge take-out type shown in FIG. 1 was used as the manufacturing apparatus, other types of manufacturing apparatus can also be used.
- the bulk quantum dot carbon obtained as described above is pulverized to a particle size of 1 ⁇ to 20 nm or less using, for example, a mill to obtain a powder composed of ultrafine particles.
- a powder composed of ultrafine particles it is necessary to make powder in an atmosphere cooled to a temperature sufficiently lower than 500°C (preferably 450°C), usually 20°C to 60°C. By doing so, it is possible to prevent graphitization during the pulverization process.
- Powdered quantum dot carbon is thrown into water.
- an aqueous solution in which the quantum-dot carbon is dispersed is produced, which serves as a liquid for promoting the growth of vegetables and the like.
- This is the plant growth promoting material of the present invention.
- water molecules are strongly and continuously vibrated by the excellent far-infrared emission capability of quantum dot carbon. As a result, water molecules are decomposed and ionized into hydrogen ions H + and hydroxide ions OH - .
- quantum dot carbon adsorbs hydrogen ions (H + ) in the quantum dot carbon aqueous solution to generate hydrogen ions.
- H + and hydroxyl ions (OH ⁇ )
- the ionized hydrogen ions (H + ) are adsorbed on the quantum dot carbon (C).
- the plant growth promoting material has a large proportion of hydroxyl ions (OH ⁇ ) (that is, negative ions), becomes negative ion water, and exhibits strong alkalinity.
- the quantum dot carbon constituting the plant growth promoting material binds to hydrogen ions due to its strong ion adsorption power. For this reason, the plant growth promoting material of the present invention becomes water containing a large amount of negative ions inside, and the quantum dot carbon penetrates into the cells of vegetables and the like to promote their growth activity. If there are viruses that exist in the cells or try to enter the cells, it has a good property of penetrating into the inside of the viruses while retaining negative ions to decompose or degrade them.
- the water into which the quantum dot carbon is injected is not particularly limited, and may be tap water, well water, or other natural water.
- the quantum dot carbon of the present invention when added to tap water, the residual chlorine compounds in the tap water are significantly reduced, and due to the action of negative ions, the negative ions are maintained in the water PH8 to PH11 (and even reaching PH14) possible) liquid is created.
- the quantum dot carbon contained in the plant growth promoting material of the present invention has a size similar to or smaller than that of water molecules (1 ⁇ to 20 nm or less), negative ions are retained inside the cells of vegetables and the like. permeate as it is.
- the quantum dot carbon used in the present invention has different properties from ordinary activated carbon, charcoal, or carbon nanotubes. Quantum dot carbon that satisfies this condition is manufactured by the manufacturing method described above.
- “carbon” is generally recognized as a crystalline substance having 6 or more carbon atoms forming a benzene ring, as confirmed by an electron microscope or the like.
- quantum dot carbon which is the same organic carbon as that, is used as a plant growth promoting material.
- the quantum dot carbon used in the present invention has a size of 1 ⁇ to 20 nm and is in an organic state, whereas normal carbon is in a crystalline form whose size cannot be smaller than 300 nm. Therefore, the plant growth-promoting material of the present invention is a liquid substance having only negative ions, and even if it is sprayed on vegetables and taken in by the vegetables or sucked up from the ground, it does no harm and works beneficially.
- the plant growth-promoting material of the present invention When the plant growth-promoting material of the present invention is sprayed on the soil, the negative ions dissolved in the plant growth-promoting material keep the soil to which the plant growth-promoting material has been sprayed at an alkaline pH of 8 to 11. As a result, the soil to which the plant growth promoting material is spread has a bactericidal action and a virus-inhibiting action, and the plants planted in the soil are protected from diseases, and are also protected from growth-inhibiting action or growth-inhibiting factors such as vegetables. be. For example, when the soil is strongly acidic soil, ordinary plants such as vegetables hardly grow in the soil.
- the soil to which the plant growth-promoting material of the present invention has been sprayed is subjected to the alkaline action of the negative ions dissolved in the plant growth-promoting material, and furthermore, the activating effect of the quantum dot carbon of the present invention makes the soil alkaline. Bacteria are activated and multiplied to improve the soil, and the balance between water permeability and water retention necessary for agriculture is maintained, so that ordinary plants such as vegetables can easily grow.
- the quantum dot carbon of the present invention is produced using sorghum as a raw material
- the high sugar content of the sorghum is retained in the quantum dot carbon of the present invention, and it is strong. It exerts an activating effect and highly activates bacteria in the soil.
- the quantum dot carbon of the present invention is atomic carbon in which one or at most 3 or 4 carbon atoms are bonded in a chain, when this atomic carbon is absorbed by plants from the soil, the plants can easily enter into the cells of Therefore, when the quantum dot carbon of the present invention is produced using sorghum as a raw material, the high sugar content of the raw material sorghum maintains the properties of high sugar content and exerts a strong activating action to promote the growth of carbon-origin organisms. It activates cells by exerting more action than the basic elements on living organisms, and remarkably activates the life activities of plants.
- the plants can grow healthily, and generally grow larger, weigh more, and produce more fruits than similar plants (referred to as "reference crops") grown in soil without spraying plant growth promotion materials. A lot of is attached, and the original taste and aroma of the vegetables etc. appear strongly.
- nitrogen (N) is added as an additional element to the material for promoting plant growth, vegetables and the like obtain nitrogen components in addition to carbon and water, further activating their life activities.
- FIGS. 7 to 14 are diagrams for explaining examples of the results of actual use of the plant growth promoting material obtained by dispersing the quantum dot carbon in water of the present invention in vegetable cultivation and the like in farms.
- Example 1 Spraying Plant Growth-Promoting Material on Acidic Soil
- the plant growth-promoting material of the present invention was sprayed on soil and the state of plant growth was observed.
- the soil to which the plant growth promotion material was sprayed instead of the soil of the farmland for cultivating ordinary vegetables and the like, the acidic soil of the farmland where volcanic ash had fallen was selected.
- soil improvement experiments and plant cultivation experiments were carried out on agricultural land (meadow) at the foot of the Kirishima mountain range (Kyushu, Miyazaki Prefecture side) where Mt. Shinmoedake erupted on January 27, 2011. did
- Fig. 7 is a diagram showing a situation in which the material for promoting plant growth is sprayed on the farmland by the material spraying device.
- reference numeral 15 indicates a material spreading device.
- the material spraying device 15 includes a transporting device 16 capable of traveling and moving in farmland, a material distribution device 17 attached to the transporting device 16, a plurality of liquid spraying members 18 provided on the material distribution device 17, and a transporting device. and a material source member 19 mounted on the appliance 16 for supplying plant growth promoting material to the material dispensing appliance 17 .
- the material distribution device 17 is composed of a hollow pipe-structured bar having a predetermined length, and serves as a supply passage for the plant growth promoting material.
- the material distribution device 17 is attached to the rear portion of the carrying device 16 on both the left and right sides of the carrying device 16 and extending in a horizontal direction substantially perpendicular to the longitudinal direction.
- the overall length from the left end to the right end of the material distribution device 17 is preferably about 6-10 m (meters).
- the liquid sprinkling member 18 is composed of a nozzle device, and a plurality of the nozzle devices are provided at substantially constant intervals in the longitudinal direction of the material distribution device 17 .
- the nozzle device communicates with the hollow interior of the material distribution device 17, and the nozzle outlet is attached to the material distribution device 17 so as to open toward the ground.
- the material supply source member 19 comprises a tank 20 for storing the plant growth promotion material and a control device 21 for delivering the plant growth promotion material from the tank. Send out.
- the plant growth promotion material is sprayed on the farmland (grassland) made of acid soil.
- the concentration of the sprayed plant-growth-promoting material is based on mixed water with a concentration of 10,000 L (liter) of water per 1 kg (kilogram) of quantum dot carbon. Other than that, it is also possible to change the concentration according to the properties and conditions of the land on which the plant-growth-promoting material is to be sprayed.
- the amount of the plant growth promotion material to be sprayed is basically 50 L of the plant growth promotion material per 1 are of land. In this example, the plant growth promotion material was sprayed three times in total, once at intervals of several days, at the spraying amount according to the above ratio.
- FIG. 8 is a diagram showing the improvement or change of the land in the farmland where the promoting material is sprayed, and FIG. It is the figure which image
- FIG.8(b) is the figure which image
- FIG. 9 is a diagram showing the state of land improvement or change in the promoting material sprayed farmland after about two months (three months in total) have passed since the situation shown in FIG.
- FIG. 9(a) is a diagram showing the state of growth of plants in the original farmland.
- the original farmland indicates a soil plane area 24 in which only the soil spreads in a plane behind the area where the plants are growing in the front part.
- FIG. 9(b) is a photograph of a growing state of plants in the agricultural land to which the accelerating material is applied. Looking at the former farmland in FIG. 9(a), there is almost no change from the situation in FIG.
- the plant growth promoting material of the present invention has the ability to restore agricultural land destroyed or damaged by natural disasters.
- the material for promoting plant growth of the present invention can be applied to the original barren land, sandy land, clayey land, etc., which are considered unsuitable for cultivation, even if they are not affected by natural disasters.
- it can be easily predicted that the soil of uncultivable land will be improved and it will be possible to utilize it as agricultural land.
- the application of the plant growth promoting material of the present invention to acidic soil was described, but it is possible to achieve a certain effect in any soil other than acidic soil, such as clay soil, sandy soil, and shirasu soil. sexuality is great.
- the quantum-dot carbon of the present invention is highly effective when applied to ordinary farmland, but the effect of the quantum-dot carbon is more pronounced when applied to adversely conditioned soil such as the above clay soil. This is because the reality that plants will grow on land with zero plant production capacity and will be revived as agricultural land will unfold before our eyes.
- Example 2 Spraying Plant Growth Promoting Material onto Ordinary Soil
- the plant growth promoting material of the present invention was sprayed on the soil of a normal farmland, and the state of plant growth was observed.
- the plant growth promoting material of the present invention is sprayed on farmland (cultivated land) consisting of ordinary soil.
- the “concentration”, “spraying rate” and “spraying frequency” of the sprayed plant growth promoting material are the same as in Example 1.
- the definitions of the "promoting material sprayed farmland” and the “former farmland” are the same as in the first embodiment.
- Example 2 after spraying the plant growth promoting material under the above conditions, vegetables, etc. were grown from seeding to harvesting without observation at the point of time of 1 month or 3 months, and "promoting material spraying We compared the performance of vegetables grown and harvested between "farmland” and "original farmland”.
- FIG. 10 is a photographic diagram showing a comparison of the growth conditions of rice that has reached the harvest time between the "promoting material sprayed farmland” and the "former farmland.”
- the left side of the farmland passage extending in the vertical direction (perspective direction) in the center of the figure is the “former farmland” and the rice planted there, and the right side is the “promoting material spraying farmland” and the rice planted there.
- It is rice that has been harvested.
- the height of the reference crop is 70 to 80 cm (centimeter), at most about 1 m, and the length of the rice ear is about 15 to 18 cm. be.
- the leaves of rice the stem extends upward from the root stump, and the leaves protrude from the part of the stem that rises about 7 to 8 cm from the surface of the soil.
- the height of the improved crop is 110 cm or more, and the length of the rice ear is 20 cm or more.
- there are many divisions in the root stock of rice (many stems protrude), and leaves protrude from the part of the stem that rises slightly (about 1 cm) from the surface of the soil.
- each ear of rice has a lot of rice attached to it, and as a result, the weight of the rice is correspondingly greater, so the drooping condition of the rice ear is greater than that of the rice planted in the former farmland.
- the yield of rice grown in farmland sprayed with the plant growth promoting material of the present invention increases.
- the plant growth promotion material composed of quantum dots carbon made from sorghum is sprayed on rice cultivation farmland, as described above, due to the high sugar content of sorghum, the high sugar content property of the above sorghum is reduced. is held in Quantum Dot Carbon made from As a result, the soil of the rice growing farmland receives the strong activating action of Quantum Dot Carbon, and the bacteria living in it are highly activated and active, and the soil condition is improved in a shorter period of time. and promote the growth of rice. In addition, the amount of rice attached to one ear of rice is increased, and the weight of the ear of rice is correspondingly increased.
- FIG. 11 is a diagram showing the state of growth of maize during growth between the "promoting material sprayed farmland” and the "original farmland”.
- FIG. 11(b) is a diagram showing the "enhanced material spread farmland” and the corn planted there. This figure shows the situation in which frost fell on the whole farm while the corn was growing, and the corn was recovering after that. After frost, both the leaves and stems have dried up, and the whole plant has turned brown.
- the whitish part and the gray part that is, the slightly high-density gray part appear to be mixed in the entire leaf and stem of corn.
- the whitish portion in FIG. 11(a) indicates that the whole is withered.
- the dark gray portion in FIG. 11(b) is the non-withered (ie, live) portion of the corn.
- reference numeral 25a in FIG. 11(a) indicates dead leaves.
- the dead leaves 25a are displayed in white, and this whiteness indicates that the dead leaves 25a are dead and lifeless.
- reference numeral 26 in FIG. 11(b) indicates a live leaf. This live leaf 26 is displayed in a high density gray, and this high density gray display is actually green, indicating that the live leaf 26 is not dead and full of life.
- symbol 27 of Fig.11 (a) has shown the dead stem. This dead stem 27 is displayed in white, and this whiteness indicates that the dead stem 27 is dead and lifeless.
- reference numeral 28 in FIG. 11(b) indicates a live stem. This live stem 28 is displayed in a high density gray, and this high density gray representation is actually green, indicating that the live stem 28 is not dead and full of life.
- corn grown in farmland sprayed with the plant growth promoting material of the present invention has greater resistance to cold climates such as frost.
- the plant growth promotion material composed of quantum dot carbon made from sorghum is sprayed on corn growing farmland, as described above, due to the high sugar content of sorghum, the high sugar content property of the above sorghum is reduced. is held in Quantum Dot Carbon made from As a result, the soil of the corn-growing farmland receives the strong activating action of Quantum Dot Carbon, and the bacteria living in it are highly activated and active, and the soil condition is improved in a shorter period of time. This will promote the growth of corn and increase the number of fruits. At the same time, corn becomes more resistant to cold weather such as frost.
- FIG. 12 is a photograph showing a comparison of the growth conditions of green soybeans in the "promoting material sprayed farmland” and the "former farmland”.
- FIG. 12(a) is a diagram showing the "original farmland” and green soybeans planted there and ready for harvest.
- FIG. 12(b) is a diagram showing the "promoting material sprayed farmland” and green soybeans planted there and reaching harvest time. Looking at the green soybeans planted in the “former farmland” of FIG. 12( a ) as the reference crop, the number of grains (fruits) of the green soybeans is standard, and the cultivation result is such that a reasonable yield can be secured.
- the number of edamame grains is greater than that of edamame planted in the ⁇ former farm''.
- FIG. 13 is a photograph showing a comparison of the growth conditions of shiitake mushrooms grown between the "promoting material sprayed farmland" and the "original farmland” where no promotional material was sprayed.
- large-sized shiitake mushrooms and small-sized shiitake mushrooms are shown side by side. It is a shiitake mushroom.
- a disposable lighter is also shown in Figure 13 as a substitute for a scale to understand the actual size of the harvested shiitake mushrooms.
- the size is the standard size of shiitake mushrooms, and the cultivation result is such that a certain amount of yield can be secured.
- the diameter of the canopy of the improved crop is about 13 cm long and 8 cm short, roughly judging from the size of the lighter. is. Also, although not shown in FIG. 13, it was confirmed that the thickness of the head portion of the improved crop was greater than that of the standard crop. From these facts, it is clear that the head portion of the improved crop has more than three times the capacity of the head portion of the reference crop.
- mushrooms such as shiitake mushrooms grow on a base tree (or fungus bed, etc.) in which fungi are planted. Since it has the same function as , the expression "farmland" is used as it is.
- FIG. 14 is a photographic diagram showing only the growth state of ginger grown in the "promoting material sprayed farmland” as a ginger growth experiment.
- the ginger planted in the above-mentioned "promoting material sprayed farmland” the fruit is larger and heavier than the ginger grown in the "former farmland”, and the root stock of ginger has more division. Therefore, it was clarified that the yield of ginger grown in farmland to which the plant growth promoting material of the present invention was applied was increased.
- the operation of spraying the plant growth promoting material of the present invention on the soil and allowing plants to grow on the soil has been described, whether it is acid soil or ordinary farmland.
- the present invention is not limited to such operations, and similar growing effects can be obtained by directly spraying or adhering the plant growth promoting material of the present invention to body parts such as buds, leaves and fruits of plants.
- body parts such as buds, leaves and fruits of plants.
- grapes are small, they are bagged. Before this bagging, the grapes are directly sprayed with or adhered to the plant growth promoting material of the present invention.
- the plant growth promoting material exerts a growth action on the grapes, and as described above, the grapes grow larger, their weight increases, the number of fruits increases, and the original taste and aroma of the fruits become stronger. It appears. This situation is the same for other plants (peaches, melons, watermelons, pumpkins, tomatoes, cucumbers, eggplants, etc.).
- the plant growth promotion material composed of Quantum Dot Carbon made from sorghum is directly sprayed or adhered to the body parts such as buds, leaves, and fruits of plants, the same high sorghum concentration as described above can be obtained. Due to the sugar content, the fruit grows larger, the weight increases, the number of fruits increases, the yield increases, and the fruit's original characteristics are more enhanced than the quantum dot carbon made from biological materials other than sorghum. Strong taste and aroma.
- the plant growth-promoting material according to the present invention has the ability to promote the growth of plants as a whole and to further bring out the inherent characteristics of each plant, such as taste, aroma, and smell. became. For this reason, various effects can be expected, such as not only helping to increase the yield of agricultural products, but also expanding the possibility of using the properties and characteristics of each plant to help maintain human health, prevent disease, and heal people. It is.
- Airtight Chamber Gas Injection On/Off Valve 3 Gas Discharge On/Off Valve 4 Heater 5 Cartridge 6 Base 7 Shutter 9 Gas Injection Pipe Line 10 Thermal Decomposition Gas Discharge Pipe Line 15 Material Spreading Device 16 Transporting Device 17 Material Distributing Device 18 Liquid Spreading Member 19 Material Supply source member 21 Control device 22 Water pool 23 Plant growth area 24 Ground plane area 25 Plant dense area 25a Dead leaves 26 Live leaves 27 Dead stems
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Abstract
植物育成の土台となる土壌を改良し、植物の生育に好適な状況を出現させることが可能な植物育成促進材料及びその製造方法を提供する。 ソルガム等の有機物原料を無酸素雰囲気において所定の温度で加熱して前記雰囲気中及び有機物中の炭素以外の初期成分を、５００℃以下の温度において分解温度の低いものから順次熱分解させて個別的に遊離させて製造されたクウォンタムドット・カーボンを水中に分散せしめ、これにより生成されたマイナスイオンを土壌に散布、又は植物に散布し、前記クウォンタムドット・カーボンを土中のバクテリアないしは土壌に生育する植物の内部に浸透させる。これにより、マイナスイオンによるアルカリ効果およびクウォンタムドット・カーボンの賦活作用により上記バクテリアないしは植物の生命活動を活発化させ、土壌の改良、又は植物の生育を促進させる。
Description
本発明は、植物育成促進材料及びその製造方法、特に植物育成の土台となる土壌を改良し、植物の生育に好適な状況を出現させることが可能な植物育成促進材料及びその製造方法に関するものである。
今日の人類にとっての重要な課題のなかに、必要な食糧の質と量を確保することがある。そのために、植物の生育を促進させ、野菜、穀類および果物等（以下、「野菜等」で代表する。）の収量を増加させることは、食料増産および効率的な農業経営の点から望ましく、これを達成するための方策としては、農地の開発と拡張、農地の改良、バイオマスの有効利用といった事柄が注目されている。バイオマスの農業分野における利用の例としては、例えば特開２０１８－１２２２０３号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この従来技術は、農業分野における利用については家畜糞、下水汚泥、食品残渣、間伐材、竹、刈り草、剪定枝などの廃棄物をメタン発酵処理し、発酵残渣の固体分は堆肥に、また液体分は需要があれば液肥として利用するなどの方策について記載している。
しかしながら、上記従来技術では、バイオマスの有効利用の一環として家畜糞、下水汚泥、食品残渣などの廃棄物が有効に利用できるという利点はあるが、材料を安定して確保することが難しいという不具合があった。また、近年における、洪水や台風、或いは火山の噴火などの自然災害が多発している現状を見ると、農地が広い範囲にわたって大きなダメージを受ける場合が各地で発生しており、バイオマスの利用ではダメージを受けた農地の回復に追い付かないとか、大幅な回復や増産が期待できないといった問題点があった。
本発明は上述のような状況に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、植物育成の土台となる土壌を改良し、植物の生育に好適な状況を出現させることが可能な植物育成促進材料及びその製造方法、並びに上記植物育成促進材料を使った植物育成方法を提供することである。
本発明の第２の目的は、植物に直接噴霧、或いは付着されて植物の生命活動を活発化させ、植物の生育を促進することが可能な植物育成促進材料及びその製造方法、並びに上記植物育成促進材料を使った植物育成方法を提供することである。
本発明の第３の目的は、原料としてソルガムを用い、当該ソルガムの性質を活用して、土壌の改良、植物の生命活動の活発化を増進させ、植物の生育を促進することが可能な植物育成促進材料及びその製造方法、並びに上記植物育成促進材料を使った植物育成方法を提供することである。
上述の目的を達成するために、本件第１発明は、直径が１Å～２０ｎｍ以下の極超微細ナノ粒子から構成されたクウォンタムドット・カーボンを水中に分散せしめて生成された植物育成促進材料を要旨とする。ここで、「クウォンタムドット・カーボン」とは、炭素原子１個の極超微細ナノ粒子、或いは炭素原子が２乃至３個までの鎖状に結合した状態の極超微細ナノ粒子から構成された原子状の炭素と定義されるものである。本発明の植物育成促進材料に用いられるクウォンタムドット・カーボンは、上述したように、炭素原子が１個、或いは炭素原子が２乃至３個までの結合体であり、微細粒子化が極限まで推進されている。このクウォンタムドット・カーボンの具体的な大きさは、例えば、直径が１Å～２０ｎｍ或いはそれ以下である。
前記植物育成促進材料は、土壌に散布されて、当該土壌を、ＰＨ８～ＰＨ１１のアルカリ性に保つとともに、前記クウォンタムドット・カーボンの賦活作用によって土中のバクテリア菌が活性化し且つ増殖して土壌改良を行う。前記植物育成促進材料において、クウォンタムドット・カーボンは生物、好ましくは植物を原料としてつくられ、当該クウォンタムドット・カーボンが水中に分散することにより生成されたマイナスイオンを水中に滞留させることにより上記ＰＨ８～ＰＨ１１のアルカリ性が維持されてもよい。
また、上記クウォンタムドット・カーボンは、その極超微細ナノ粒子性から、植物の細胞内部に浸透し、それ自体の賦活性及びマイナスイオンの作用により植物の生命活動を促進させることを要旨とする。
前記植物育成促進材料は、ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンからなり、ソルガムの高糖度性を保持して強力な賦活作用を及ぼし、土中のバクテリア菌を高度に活性化させ、または、植物の細胞内部に浸透して植物の生命活動をより一層促進させることを要旨とする。
本件第２発明は、植物育成促進材料の製造方法として、炭素単体を含まない有機物を無酸素雰囲気において所定の温度で加熱して前記雰囲気中及び有機物中の炭素以外の初期成分を、５００℃以下の温度において分解温度の低いものから順次熱分解させて個別的に遊離させて製造されたクウォンタムドット・カーボンを水中に分散せしめ、当該クウォンタムドット・カーボンが水中に分散することにより生成されたマイナスイオンを水中に滞留させることにより、前記クウォンタムドット・カーボンを土壌に浸透可能としたことを要旨とする。
前記植物育成促進材料の製造方法において、炭素単体を含まない有機物として生物系材料が用いられ、クウォンタムドット・カーボンは５００℃以下において１Å～２０ｎｍ以下の粒径に粉砕されてもよい。
前記植物育成促進材料の製造方法において、炭素単体を含まない有機物としての生物系材料にはソルガムが用いられることを要旨とする。
本発明の植物育成促進材料によれば、炭素原子が２乃至３個までの鎖状に結合した状態の極超微細ナノ粒子から構成されたクウォンタムドット・カーボンを水中に分散させ、これを植物等の細胞内部に浸透させて植物等の生命活動を活発化させるから、農作物の収量増大に役立てることができる。
また、水中に分散されたクウォンタムドット・カーボンの賦活作用による植物等の生命活動の活発化により、それぞれの植物がもつ性質、特性を生かして人間の健康維持や病気の予防、治癒に役立てることの可能性が広がるなど、種々の効果が得られる。
また、本発明のクウォンタムドット・カーボンを、ソルガムを原料として生成した場合、ソルガムは上述したように糖度が高いことも相まって、高糖度の性質が本発明のクウォンタムドット・カーボンに保持され、強力な賦活作用を及ぼして土中のバクテリア菌を高度に活性化させ、又は植物の細胞内部に浸透して植物の生命活動をより一層促進させる。
また、本発明のクウォンタムドット・カーボンは、植物によって土壌から吸い上げられると、植物の細胞の中に容易に進入することができる。そして、本発明のクウォンタムドット・カーボンは、原料であるソルガムの糖度が高いことにより、高糖度の性質を保持し、強力な賦活作用を及ぼして炭素本来の生物の基本要素以上の作用を生命体に及ぼして細胞を活性化し、植物の生命活動を活発化させる。
また、本発明の植物育成促進材料の製造方法によれば、原料である生物系材料を加熱温度としては低い範囲の温度で、植物育成促進材料を製造できるから、熱処理操作を簡単にしてコストの低減を図ることができるという格別な効果を奏する。
（クウォンタムドット・カーボン及びその製造方法）
まず、本発明の植物育成促進材料に用いられるクウォンタムドット・カーボンおよびその製造方法について説明する。
まず、本発明の植物育成促進材料に用いられるクウォンタムドット・カーボンおよびその製造方法について説明する。
図１は上記クウォンタムドット・カーボンを製造するための装置の一例を示す断面図である。図１において、クウォンタムドット・カーボン製造装置は、空気の入らない気密室１と、気密室１に着脱可能に取り付けられたクウォンタムドット・カーボン取り出し用のカートリッジ５と、気密室１の内部に設置された台６とから構成されている。気密室１はクウォンタムドット・カーボンの製造中には内部が窒素雰囲気に保持される。カートリッジ５は、内部が気密室１と同じ雰囲気（窒素雰囲気）に保持される。台６にはクウォンタムドット・カーボンの原料となる有機物が載置される。気密室１はガス注入開閉弁２を持ったガス注入管路９と、熱分解されたガス排出用のガス排出開閉弁３を持った熱分解ガス排出管路１０とを備えている。また、気密室１には、内部に所定の温度まで上昇させるためのヒーター４が組み込まれている。ヒーター４としては、気密室１の内部周壁に設置され、適宜の手段により気密室１の外部から通電可能な遠赤外線炭素セラミックヒータや炭素フィラメント等が用いられる。さらに、ヒーター４は、気密室１の内部周壁の他に、底部にも装備されていてもよい。なお、図１において、７は気密室１の出入り口に設けられたシャッターであり、閉鎖されたときは気密室１を気密或いは窒素雰囲気に保つ。８はカートリッジ５に設けられた蓋或いは開閉扉であり、閉鎖されたときはカートリッジ５を気密或いは窒素雰囲気に保つ。また、図１中、符号１１はローラーを表し、出来上がったクウォンタムドット・カーボンを気密室１からカートリッジ５に搬送したり、原料Ｍをカートリッジ５から気密室１へ搬送したりする作業に使われる。ローラー１１はカートリッジ５の底部にも設置されている。
次に、前記図１に示したクウォンタムドット・カーボン製造装置によるクウォンタムドット・カーボンの製造方法の好ましい例について説明する。
図１に示したクウォンタムドット・カーボン製造装置による製造工程は、気密に開閉可能なシャッター７を有する気密室１内の台６に有機物からなる原料Ｍを気密状態の下で装填するともに、気密室１内の空気を不活性ガスに置換して無酸素雰囲気にする第１工程と、気密室１内に装填された原料Ｍを比較的低温の温度で加熱して水分を蒸発させて気密室１から排出させる第２工程と、気密室１内の原料Ｍを第２工程の温度よりも高い所定の温度で加熱して有機物中の炭素以外の初期成分を、分解温度の低いものから順次熱分解させて個別的に遊離させて気密室１から排出させる第３工程と、原料Ｍの加熱を止めて気密室１内に残存するクウォンタムドット・カーボンを回収する第４工程とによりクウォンタムドット・カーボンが製造される。
第１工程で用いられるクウォンタムドット・カーボンの原料Ｍとしては、例えば高分子物質や生物等の普通に存在する有機物を用いることができるが、高分子物質のような炭素単体を含むものは、炭素単体が結晶化して分子状を呈していることと、製造した炭素に分子状の炭素が混入するので原料Ｍとしては好ましくない。クウォンタムドット・カーボンの原料Ｍとしてより好ましいのは生物系材料、すなわち農業分野で扱われる有機物材料であり、好ましいものとして具体的な例を挙げれば木、竹、穀類、その他の植物等の実、枝、葉、根などである。
さらに、本発明において用いられるクウォンタムドット・カーボンの原料Ｍとしてより一層好適なものとしては、上記有機物材料の中で、とりわけソルガム（とうもろこしの一種）、特にベトナムなどの東南アジア地域で自生し或いは栽培されているソルガムがある。一例として、ベトナム産のソルガムは糖度が高く、当該ソルガムから得られたクウォンタムドット・カーボンは植物育成促進材料として最適であることが本件発明者の研究により突き止められている。
図２はクウォンタムドット・カーボン製造装置による製造工程を表す工程図である。この工程図に基き、上記した処理工程についてさらに詳しく説明する。まず、第１工程では、シャッター７を開放した状態で、気密室１内の台６上に有機物である生物系材料からなる原料Ｍを装填してシャッター７を閉じ、熱分解ガス排出管路１０を開放した状態で気密室１を初期加熱する。この原料Ｍの投入と加熱動作の初期段階までで約３０分間の動作でありこの間での熱分解室内の温度上昇は１００℃以下である。次に、気密室１内にガス注入管路９から、例えば不活性ガスである窒素ガス１２やアルゴンガス１３（他の不活性ガスを用いてもよい。ここでは窒素ガスで代表させる。）を送入する一方で、それまで気密室１内に存在していた空気１４（酸素や二酸化炭素等）を排出し、窒素ガス１２で完全に置換して無酸素状態にし、ガス注入管路９のガス注入開閉弁２と熱分解ガス排出管路１０のガス排出開閉弁３を一旦閉じる。このガス置換処理は約５０分間の動作であり、この処理動作により熱分解室内の気体はほぼ１００％不活性ガスに置換される。
次に、第２工程として、ヒーター４に通電して最初に気密室１及びその内部に装填した原料Ｍを水分が蒸発する程度の温度である１００℃～１５０℃に加熱し、原料Ｍの表面に付着している水分（Ｈ２Ｏ）或いは原料Ｍの組織体内から浸出してきた水分および窒素雰囲気中の水分を充分に蒸発させ、その後ガス注入管路９のガスの注入開閉弁２と熱分解ガス排出管路１０のガス排出開閉弁３を開き、ガス注入管路９から窒素を導入させた状態で熱分解ガス排出管路１０から水蒸気１５、酸素、窒素を含む気体を気密室１の外部へと排出する。この水分の蒸発動作は、約１２０分間位の時間をかけて行われても良いが、より完全に水分を蒸発させるためには約３００分間或いはそれ以上と、十分に長い時間をかけて行われるのが良い。この水分の蒸発動作は、本発明にとってはクウォンタムドット・カーボンを製造するために重要な動作である。これにより、気密室１から酸素がほぼ完全に除去される。その間、温度は１００～１５０℃に保持される。原料Ｍの水分の蒸発は、原料Ｍの水分が重量パーセントで、約１５％（１０～２５％位）或いはそれ以下になるまで水分を蒸発させることが好ましい。水蒸気１５及び酸素が十分に排出された後、気密室１内および原料Ｍを完全に無酸素状態かつ乾燥状態に保持し、ガス注入管路９のガス注入開閉弁２と熱分解ガス排出管路１０のガス排出開閉弁３を閉じる。
次いで、第３工程の前半として、気密室１内を窒素雰囲気に保持したままで、再びヒーター４に通電して原料Ｍを２００℃～３５０℃に加熱し、原料Ｍ中の塩素化合物を遊離させて前記水分等を排出した場合と同様にして原料Ｍ内の塩素化合物を気密室１から排出する。この加熱・抽出動作は約１００分～１２０分位の時間をかけて行われる。
さらに、第３工程の後半として、気密室１内を窒素雰囲気に保持したままで、ヒーター４にさらに通電して原料Ｍを３５０～４５０℃に保ち、前記塩素化合物を排出した場合と同様にして原料Ｍ中の残りの高分子成分を遊離させて気密室１から排出し、第３工程を終了する。以上の第３工程を終了した時点で気密室１内には４５０℃では気化しない炭素すなわち、炭素材料が残存する。この加熱・抽出動作は約５０分～１００分位の時間をかけて行われる。
次いで、第４工程として、ヒーター４の通電を停止して、ガス注入管路９から低温の窒素を導入するとともに、熱分解ガス排出管路１０から高温の窒素を排出させて気密室１内の温度を２０～５０℃程度まで冷却して第４工程を終了する。この冷却動作は約１２０分位の時間をかけて行われ、気密室１内の温度がほぼ常温になるまで行われる。その後、付加的工程として、シャッター７を開放して気密室１内に残存する炭素材料をカートリッジ５へ移送し、クウォンタムドット・カーボンを取り出す。これにより、本発明におけるクウォンタムドット・カーボンの塊が、原料Ｍの形状を部分的に残したものとして生成される。
図３は本発明に係るクウォンタムドット・カーボンを超高分解能走査透過型電子顕微鏡により２００万倍で撮影した写真である。この図ではクウォンタムドット・カーボンの周りに有機物由来の無数の金属イオンが取り囲んで、直径が約２０ｎｍ（ナノメートル）の円環状又は球状構造体を形成している状態が捉えられている。上記「有機物由来の金属イオン」とは、有機物（植物）が本来有しており、有機物の中に存在している微量の金属（Ｃａ、Ｚｎ、Ｍｇ，Ｍｎ等）のイオンのことをいう。図３に表されているクウォンタムドット・カーボンは、上述したように、炭素原子１個の非晶質の極超微細ナノ粒子で構成されるか、又は炭素原子が２乃至３個までの鎖状に結合した状態の極超微細ナノ粒子が原子間引力により互いに不規則に集合してなる非晶質の極超微細ナノ粒子の複合体から構成された、原子状の炭素である。そして、炭素が原子１個程度の極超微細ナノ粒子になると、当該炭素自体が自壊作用を発揮してさらに小さくなるように変化する。このようになると、炭素は、非晶質の極超微細ナノ粒子を基としたエネルギー体として存在する物質である。本発明のクウォンタムドット・カーボンはこのエネルギー体によって構成され、非合金である。そして、非合金のエネルギー体のエネルギーにより上記金属（Ｃａ、Ｚｎ、Ｍｇ，Ｍｎ等）のイオンが引き寄せられ、円環状又は球状構造体を形成しているのが図３の状態である。したがって、本発明のクウォンタムドット・カーボンは、エネルギー体によって構成されていることにより、生体に対し或いは物質に対して様々な物理的、化学的、或いは生物学的な作用を及ぼすことができる。
図４は本発明に係るクウォンタムドット・カーボンを超高分解能透過型電子顕微鏡により２００万倍で撮影した写真である。図５は図４の撮影対象を倍率４００万倍に拡大して示す電子顕微鏡写真である。この図５中の四角枠で囲んだ部分は一辺が１０ｎｍ以下、厚さが０．２～２Å（オングストローム）の試料の観察映像であり、１０ｎｍの中に無数の非晶質性物質があり、１０ｎｍの中に約１Åから大きくても２ｎｍ程度の炭素が集合しており、平均の大きさは１．６６Åとなっている。炭素の径から考えて１Åは炭素Ｃが１つのものである。棒状に見える２ｎｍの物体は炭素Ｃが２～３個鎖状に結合しているものであり、グラファイト炭素６面体を構成しない有機物状態であることがわかる。図５の映像は発明者が研究してきた範囲では世界最微小の炭素の撮影像と考えられる。
図６は図３の写真をもとに本発明に係るクウォンタムドット・カーボンを炭素のＳＰ軌道をもとに、元素記号で模式的に表したものである。元々物理的に炭素は電子（エレクトロン）を４つ持ち、動植物の生命活動（或いは、生育活動）、物質の構成に必要な組み合わせが無数にできるものであることは知られており、エレクトロンの活動が様々なエネルギーを生み出すものであるが、エレクトロンは物質が結晶化することにより失われるか、数が減少し、多様な他の物質に結合することができなくなるものである。
本発明のクウォンタムドット・カーボンはＣが１であれば炭素原子一個一個が、４本の手のそれぞれに何らの原子あるいはイオンと結合していない状態で個別に存在しているため、エレクトロンが４個活動することができ、高いイオン吸着能力を有する。また、Ｃが２個であればエレクトロンが６個活動することができ、イオン吸着能力が通常のグラファイト炭素の３倍から２０倍以上に達するものである。また、本発明のクウォンタムドット・カーボンはＣが１で存在していた場合、粒子の大きさが０．５ｎｍ以下（理論的には１．６６Å）の原子に近い状態であり、図６に示すように炭素原子１個あたり４個のイオンを吸着する能力を有する。そのため本発明のクウォンタムドット・カーボンは、６０個の炭素原子で構成されるフラーレンのイオン吸着能力６０の４倍、すなわち、２４０のイオン吸着能力を有する。
また、本発明のクウォンタムドット・カーボンは、１０００個の炭素原子で構成されるカーボンナノチューブのイオン吸着能力１０００の４倍、すなわち、４０００のイオン吸着能力を有することになり、きわめて活性で、各種の用途に利用することができる。さらに、本発明のクウォンタムドット・カーボンはグラファイト化している従来の炭素と異なり更に細かいばかりか各種の物質と化合物を作ることが可能であり、特に植物に対しても毒性を有しないので水を改善する能力が高いという性質を持つ。
また、上記の方法により得られた塊状のクウォンタムドット・カーボンは、化合している他の成分を熱分解して遊離する過程で酸素に触れることがないので、石炭、コークス、活性炭などのように生成段階で酸化されることがなく、また、加熱温度も他の成分の分解温度である５００℃以下（好ましくは４５０℃前後）としたので、炭素自身に同素体結合を生じさせるだけの励起エネルギーを与えることがなく、さらに単に化合している他の成分が遊離するだけであり、原料Ｍに化合物として結合していた状態、即ち、原子状のままで固定されるので、図３乃至図５に示したクウォンタムドット・カーボンが得られるのである。
以上のようにして得られたクウォンタムドット・カーボンの成分、すなわち物質特性を求めると、本実施の形態において得られたクウォンタムドット・カーボンの主成分は９７．４重量％の炭素であり、残りの２．６重量％はミネラル分である。また、上記クウォンタムドット・カーボンの分光放射出力を求めると、本実施の形態におけるクウォンタムドット・カーボンの分光放射出力は、黒体の分光放射出力にきわめて近く、備長炭の１００倍、活性炭の４００倍の出力を示すことが分かる。また、このクウォンタムドット・カーボンは、１００℃程度に加熱されたときに、６～１４μｍ（マイクロメートル）の波長の放射線、すなわち中赤外線を著しく放射することが分かる。
遠赤外線の中でも波長６～１４μｍの中赤外線は、強い熱深達力および熱振動反応を有するので、このクウォンタムドット・カーボンの粉体を水の中に分散させると、水を分子レベルで激しく振動させ、その振動エネルギーにより水分子を分解して水素イオンと水酸イオンを多量に発生させるので、高いイオン変換効率を得ることができる。
なお、図１以下に示した本実施の形態の製造装置（方法）において、無酸素雰囲気を形成するために安価で安定しているとともに低温ガス化も容易な窒素ガスを用いたが、他の不活性ガスを用いてもよく、また、製造装置として図１に示したカートリッジ取り出しタイプのものを用いたが、他の型式の製造装置を用いることもできる。
（植物育成促進材料の製造）
上記のようにして得られた塊状のクウォンタムドット・カーボンを例えばミルなどを用いて１Å～２０ｎｍ以下の粒径に粉砕して超微粒子から成る粉末状とする。この場合、必ず５００℃（好ましくは４５０℃）よりも十分に低い温度、通常は２０℃～６０℃に冷却した雰囲気で粉末にすることが必要である。こうすることにより、粉砕過程におけるグラファイト化を防ぐことができる。
上記のようにして得られた塊状のクウォンタムドット・カーボンを例えばミルなどを用いて１Å～２０ｎｍ以下の粒径に粉砕して超微粒子から成る粉末状とする。この場合、必ず５００℃（好ましくは４５０℃）よりも十分に低い温度、通常は２０℃～６０℃に冷却した雰囲気で粉末にすることが必要である。こうすることにより、粉砕過程におけるグラファイト化を防ぐことができる。
粉末にされたクウォンタムドット・カーボンは、水の中に投入される。本発明のクウォンタムドット・カーボンを水の中に投入するとクウォンタムドット・カーボンが分散された水溶液ができ野菜等の育成促進液となる。これが本発明の植物育成促進材料である。この植物育成促進材料は、クウォンタムドット・カーボンが持つ優れた遠赤外線放出能力により水の分子が強く、持続的な振動を受ける。これにより水の分子は分解されて水素イオンH＋ と水酸イオンＯH－ に電離する。また、炭素が炭素以下の原子番号を持つ元素との結合に強い親和力を有するので、クウォンタムドット・カーボン（Ｃ）が、クウォンタムドット・カーボン水溶液の水素イオン（H＋）を吸着して、水素イオン（H＋）と水酸イオン（ＯH－）への電離を促し、さらに電離した水素イオン（H＋）はクウォンタムドット・カーボン（Ｃ）に吸着される。その結果、植物育成促進材料は、水酸イオン（ＯH－）（すなわち、マイナスイオン）の割合が大きくなり、マイナスイオン水となるとともに強アルカリ性を示す。
上記のような作用において、植物育成促進材料を構成するクウォンタムドット・カーボンは、その強力なイオン吸着力により水素イオンと結合する。このため、本発明の植物育成促進材料は内部に多量のマイナスイオンを含んだ水となり、また、クウォンタムドット・カーボンは野菜等の細胞に進入してその成長活動を促進させる一方で、野菜等の細胞内に存在したり或いは細胞に進入しようとするウィルス類がある場合はそのウィルス類の内部までマイナスイオンを保持したまま浸透して分解ないしは変質させるという良好な性質を有する。クウォンタムドット・カーボンが投入されるための水について特に制限はなく、水道水、井戸水、その他の自然の水であってもよい。例えば水道水に本発明のクウォンタムドット・カーボンを入れると、水道水中の残留塩素化合物が著しく減少する上、マイナスイオンの作用により、水中にマイナスイオンを保ったＰＨ８～ＰＨ１１（さらには、ＰＨ１４まで到達可能である）の液体がつくられる。
本発明の植物育成促進材料に含まれるクウォンタムドット・カーボンは水の分子に比べると同程度もしくはそれ以下の大きさ（１Å～２０ｎｍ以下）であるから、野菜等の細胞内部までマイナスイオンを保持したまま浸透する。
本発明において用いられているクウォンタムドット・カーボンは通常の活性炭や炭、或いはカーボンナノチューブとは性質が異なり、結晶体（グラファイト構造）が一切なく、炭素単体もしくは炭素原子が２～４個程度、鎖状につながった構造のものを使用することが条件であり、この条件に当てはまるクウォンタムドット・カーボンは上述した製造方法により製造されるものである。今日、「炭素」とは、電子顕微鏡等で確認されているように、炭素原子が６個以上のベンゼン環をなしている結晶体であると一般に認識されている。しかしながら、本発明では、アミノ酸やタンパク質の中にある炭素は電子顕微鏡等では確認できないものであることを認識し、それと同じ有機質炭素であるクウォンタムドット・カーボンを植物育成促進材料に使用している。よって、通常の炭素の大きさは３００ｎｍより小さくなることができない結晶体であるのに対し、本発明に使用するクウォンタムドット・カーボンは１Å～２０ｎｍサイズであり、有機物状態である。したがって、本発明の植物育成促進材料はマイナスイオンのみを持った液体物質であり、野菜等に散布して当該野菜等が取り込んだり、或いは地中から吸い上げても害はなく有益な働きをする。
本発明の植物育成促進材料を土壌に散布すると、この植物育成促進材料に溶けたマイナスイオンにより、植物育成促進材料が散布された土壌はＰＨ８～ＰＨ１１のアルカリ性に保たれる。これにより、植物育成促進材料散布土壌には殺菌作用、及びウィルス抑制作用が働き、当該土壌に植えられた植物は病気から保護されると共に、野菜等の生育抑制作用或いは生育阻害要素からも防護される。例えば土壌が強い酸性土壌である場合、その土壌には野菜等の通常の植物はまず生育しない。しかし、本発明の植物育成促進材料が散布された土壌は、上記植物育成促進材料に溶けたマイナスイオンによる土壌のアルカリ化作用を受け、さらに本発明のクウォンタムドット・カーボンの賦活作用によって土中のバクテリア菌が活性化し且つ増殖して土壌改良がなされ、農耕に必要な透水性と保水性のバランスが保たれて野菜等といった普通の植物がいとも簡単に生育するようになる。
そして、本発明のクウォンタムドット・カーボンをソルガムを原料として生成した場合は、ソルガムは上述したように糖度が高いことも相まって、高糖度の性質が本発明のクウォンタムドット・カーボンに保持され、強力な賦活作用を及ぼして土中のバクテリア菌を高度に活性化させる。また、本発明のクウォンタムドット・カーボンは炭素原子が１個或いはせいぜい３，４個が鎖状に結合してなる原子状炭素であるから、この原子状炭素が植物によって土壌から吸い上げられると、植物の細胞の中に容易に進入することができる。よって、本発明のクウォンタムドット・カーボンをソルガムを原料として生成した場合は、原料であるソルガムの糖度が高いことにより、高糖度の性質を保持し、強力な賦活作用を及ぼして炭素本来の生物の基本要素以上の作用を生命体に及ぼして細胞を活性化し、植物の生命活動を著しく活発化させる。
したがって、植物はすくすく育つことができ、植物育成促進材料を散布しない土壌で育成した同種の植物（「基準作物」という）に比べて、全般的に、大きく育ち、重みが増大し、果実の数が多く付き、その野菜等本来の味や香りが強く現れる。また、植物育成促進材料に、追加的要素として窒素（Ｎ）を加えると、野菜等は炭素と水に加えて窒素成分を獲得し、その生命活動をより一層活発化させる。
実施例説明
図７乃至図１４は本発明のクウォンタムドット・カーボンの水中分散により得られた植物育成促進材料を農場における野菜栽培等に実際に使用した結果事例を説明する図である。
図７乃至図１４は本発明のクウォンタムドット・カーボンの水中分散により得られた植物育成促進材料を農場における野菜栽培等に実際に使用した結果事例を説明する図である。
実施例１
植物育成促進材料の酸性土壌への散布
本発明の植物育成促進材料を土壌に散布して植物の育成状況を観察した。植物育成促進材料が散布される土壌としては、通常の野菜等を栽培する農地の土壌ではなく、より条件の悪い火山灰が降り積もった農地の酸性土壌を選んだ。具体的には、２０１１年１月２７日に新燃岳が火山噴火を起こした霧島連山の麓（九州、宮崎県側）に存在する農場で農地（牧草地である）の土壌改良実験および植物育成実験を行った。
植物育成促進材料の酸性土壌への散布
本発明の植物育成促進材料を土壌に散布して植物の育成状況を観察した。植物育成促進材料が散布される土壌としては、通常の野菜等を栽培する農地の土壌ではなく、より条件の悪い火山灰が降り積もった農地の酸性土壌を選んだ。具体的には、２０１１年１月２７日に新燃岳が火山噴火を起こした霧島連山の麓（九州、宮崎県側）に存在する農場で農地（牧草地である）の土壌改良実験および植物育成実験を行った。
図７は農地に植物育成促進材料を材料散布装置により散布する状況を示す図である。図７において、符号１５は材料散布装置を示す。この材料散布装置１５は、農地内を走行移動可能な運搬機具１６と、この運搬機具１６に取り付けられた材料分配器具１７と、材料分配器具１７に設けられた複数の液体散布部材１８と、運搬器具１６に搭載されて材料分配器具１７に植物育成促進材料を供給する材料供給源部材１９とから成る。
材料散布装置１５の運搬機具１６としては、植物育成促進材料を散布するための専用運搬機具が使われても良いが、トラクターやコンバイン等の農機具を改造使用しても良い。材料分配器具１７は、所定の長さを有する中空パイプ構造の棒体から成り、植物育成促進材料の供給通路となる。この材料分配器具１７は、運搬器具１６の後部において、当該運搬器具１６の左右両側に、且つ前後長さ方向に対して概略直角で水平な方向へ延びて取り付けられている。材料分配器具１７の左端から右端までの全体の長さは、６～１０ｍ（メートル）程度が好ましい。
液体散布部材１８は、ノズル装置により構成され、当該ノズル装置は、複数個が材料分配器具１７の長手方向に略一定の間隔を開けて設けられている。ノズル装置は、材料分配器具１７の中空内部に連通しており、また、ノズル出口は地面に向けて開口するように材料分配器具１７に取り付けられている。材料供給源部材１９は植物育成促進材料を貯蔵するタンク２０と、タンクから植物育成促進材料を送出する制御装置２１とから成り、タンク１９から材料分配器具１７へ植物育成促進材料を流量調節しながら送出する。
このような構成を有する材料散布装置１５により、植物育成促進材料を酸性土壌からなる農地（牧草地）に散布する。散布される植物育成促進材料の濃度としては、クウォンタムドット・カーボン１ｋｇ（キログラム）に対して水１００００Ｌ（リットル）の濃度の混合水を基本とする。それ以外では、植物育成促進材料を散布する土地の性質、状況に応じて濃度を変更することも可能である。散布される植物育成促進材料の散布量としては、土地１アールに対して５０Ｌの植物育成促進材料を基本とする。本実施例では、植物育成促進材料は、上記割合による散布量で数日間隔を開けて一回ずつ、合計３回散布された。
上述の条件により植物育成促進材料を散布した後において、１ヶ月程度経過した時点で、植物育成促進材料を散布した農地（以下、「促進材料散布農地」という）には様々な変化が現れた。図８は促進材料散布農地における土地の改良又は変化具合を示す図であり、図８（ａ）は、植物育成促進材料を散布していない農地（以下、「元農地」という）における降雨後の状態を撮影した図である。図８（ｂ）は、促進材料散布農地における降雨後の状態を撮影した図である。図８の中の（ａ）の元農地について見ると、土の表面だけが平面状に広がっており、その土地の表面に酸性雨が溜まっており、この酸性雨水が引かない（浸透しない）水溜り２２が出来ている状況が明らかである。これに対して、（ｂ）の促進材料散布農地について見ると、土地の表面に酸性雨が降っても雨が止むと、水が浸透して水溜りが出来ておらず、適正な土壌の状態になっている状況が明らかである。
また、促進材料散布農地についてさらに注意して見ると、植物育成促進材料を散布した後１ヶ月程度経過時点において、まばらではあるが植物が生えている植物生育領域２３があり、今後も植物は増殖しまた成長しそうな状況が見てとれる。促進材料散布農地についてのこのような改良、変化は、植物育成促進材料を酸性土壌の農地に散布したことにより、酸性土壌がクウォンタムドット・カーボンにより還元作用を受けて中和され、その中に生息していたバクテリアが活性化して活動を再開したことに起因する。そして、バクテリアが、土壌に通気性を与える一方で適度の保水性を与え、且つ土壌に栄養分を増殖させるといった改良作用を及ぼしたことにより植物が育成されたと考えられる。
図９は、図８に示された状況からさらに２ヶ月（合計３ヶ月）程度経過した時点での促進材料散布農地における土地の改良又は変化具合を示す図である。図９の中で、図９（ａ）は、元農地における植物の育成状態を撮影した図である。図９（ａ）において、元農地は、手前部分の植物が生育している領域の奥に土だけが平面状に広がった土平面領域２４を指す。図９（ｂ）は、促進材料散布農地における植物の育成状態を撮影した図である。図９（ａ）の元農地について見ると、図８（ａ）の状況と殆ど変わりがなく、土の表面だけの土平面領域２４が平面状に広がっており、その土地の表面には酸性雨の水溜りが出来ているのに加えて植物の生育は見られない。これに対して、図９（ｂ）の促進材料散布農地について見ると、図８（ｂ）の状況よりもさらに変化が進み、植物育成促進材料を散布した後３ヶ月程度経過時点において、植物である牧草が密集して生育した植物密集領域２５となっており、土地の表面は見えない。また牧草の生育状況は、火山灰を被る前の時点における同じ農場で生育した牧草と同じ程度か若しくはそれ以上の背丈にまで生育していることが判明した。
また、ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンから成る植物育成促進材料を酸性土壌の農地に散布した場合は、上述したように、ソルガムが糖度が高いことに起因して高糖度の性質が上記ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンに保持されている。それにより、酸性土壌は、クウォンタムドット・カーボンの強力な賦活作用を受けて還元作用されて中和され、その中に生息していたバクテリアが高度に活性化して活動を再開し、より一層短期間で適正な土壌の状態になり（図８（ｂ））、さらにこのバクテリアの高度な活性化が持続して牧草がより一層大きく、且つ密集して生育した植物密集領域２５となる（図９（ｂ））。
以上から、本発明の植物育成促進材料は、自然災害などにより破壊ないしはダメージを受けた農地を回復させる能力を有することが実験により明らかになった。また、このような作用効果から考えて、自然災害などを受けなくても、元々の荒地、或いは耕作に適しないとされている砂地や粘土質の土地等について本発明の植物育成促進材料を適用すると、農耕不適地の土壌が改良され、農地として活用できるようになることは容易に予測し得る事柄である。これにより、農地の回復のみならず、新たな農地の生成、拡大を図ることが可能であり、農産物の増産を通して農業の活性化をもたらす。なお、この実施例では酸性土壌における本発明の植物育成促進材料の適用について述べたが、酸性土壌以外にも粘土質土壌、砂地土壌、シラス土壌など、どのような土壌でも一定の効果を挙げる可能性が大きい。本発明のクウォンタムドット・カーボンは、通常農地に適用した場合の効果も大きいが、上記粘土質土壌などの悪条件土壌に適用した方が、クウォンタムドット・カーボンの効果がより一層顕著に現れる。なぜなら植物生産能力ゼロの土地に植物が生育するようになり農地として蘇る現実が目前に展開されるからである。
実施例２
植物育成促進材料の通常土壌への散布
実施例１では、破壊された農地や荒地、農耕不適地の再生、拡大を図る例を挙げて説明した。この実施例２では、上記とは異なり、本発明の植物育成促進材料を通常農地の土壌に散布して植物の育成状況を観察した。
植物育成促進材料の通常土壌への散布
実施例１では、破壊された農地や荒地、農耕不適地の再生、拡大を図る例を挙げて説明した。この実施例２では、上記とは異なり、本発明の植物育成促進材料を通常農地の土壌に散布して植物の育成状況を観察した。
本発明の植物育成促進材料を通常土壌からなる農地（耕作地）に散布する。散布される植物育成促進材料の「濃度」、「散布量割合」及び「散布回数」は、実施例１の場合と同じである。また、「促進材料散布農地」及び「元農地」の定義についても実施例１の場合と同じである。本実施例２においては、上述の条件により植物育成促進材料を散布した後において、１ヶ月、３ヶ月の経過時点での観察をせず、種まきから収穫まで野菜等を生育させ、「促進材料散布農地」と「元農地」との間で育成及び収穫された野菜等について出来栄えの比較を行った。
米の育成実験
図１０は「促進材料散布農地」と「元農地」との間で収穫時期に到達した米の生育状況を比較した写真図である。図１０において、図の中央部に縦方向（遠近方向）に延びる農地通路に対して左側が「元農地」及びそこに植えられた米であり、右側が「促進材料散布農地」及びそこに植えられた米である。基準作物として「元農地」に植えられた米についてみると、基準作物の高さは７０～８０ｃｍ（センチメートル）で、高くてもせいぜい１ｍ程度であり、稲穂の長さは１５～１８ｃｍ位である。また、稲の葉については根株から茎が土の上方へ伸び、土の表面から７～８ｃｍ位上がった茎の部位から葉っぱが出ている。
図１０は「促進材料散布農地」と「元農地」との間で収穫時期に到達した米の生育状況を比較した写真図である。図１０において、図の中央部に縦方向（遠近方向）に延びる農地通路に対して左側が「元農地」及びそこに植えられた米であり、右側が「促進材料散布農地」及びそこに植えられた米である。基準作物として「元農地」に植えられた米についてみると、基準作物の高さは７０～８０ｃｍ（センチメートル）で、高くてもせいぜい１ｍ程度であり、稲穂の長さは１５～１８ｃｍ位である。また、稲の葉については根株から茎が土の上方へ伸び、土の表面から７～８ｃｍ位上がった茎の部位から葉っぱが出ている。
他方、改良作物として「促進材料散布農地」に植えられた米についてみると、改良作物の高さは１１０ｃｍ或いはそれ以上であり、稲穂の長さは２０ｃｍ以上である。また、稲の根株における株分けが多く（茎が多く出ている）、土の表面から少し（１ｃｍ位）上がった茎の部位から葉っぱが出ている。また、１個の稲穂の米のつき方が多く、その分だけ重量が大きいため、稲穂の首垂れ具合が「元農地」に植えられた米よりも大きい。
したがって、本発明の植物育成促進材料を散布した農地で生育した米は収量が増えることが明らかとなった。また、ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンから成る植物育成促進材料を稲の育成農地に散布した場合は、上述したように、ソルガムが糖度が高いことに起因して高糖度の性質が上記ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンに保持されている。それにより、稲の育成農地の土壌は、クウォンタムドット・カーボンの強力な賦活作用を受け、その中に生息していたバクテリアが高度に活性化して活動し、より一層短期間で適正な土壌の状態になり稲の生育を増進させる。また、１個の稲穂の米のつき方がより一層多くなり、その分だけ重量が大きいため、稲穂の首垂れ具合が著しく大きくなる。
トウモロコシの育成実験
図１１は「促進材料散布農地」と「元農地」との間で生育途中のトウモロコシの生育状シを示す図である。図１１（ｂ）は「促進材料散布農地」及びそこに植えられたトウモロコシを示す図である。この図が示す状況は、トウモロコシの生育途中で、農場一帯に霜が降り、その後のトウモロコシの回復状況であり、基準作物として図１１（ａ）に示された「元農地」に植えられたトウモロコシについてみると、霜が降った後は、葉っぱの部分も茎の部分も枯れてしまっており、全体が茶色くなっている。
図１１は「促進材料散布農地」と「元農地」との間で生育途中のトウモロコシの生育状シを示す図である。図１１（ｂ）は「促進材料散布農地」及びそこに植えられたトウモロコシを示す図である。この図が示す状況は、トウモロコシの生育途中で、農場一帯に霜が降り、その後のトウモロコシの回復状況であり、基準作物として図１１（ａ）に示された「元農地」に植えられたトウモロコシについてみると、霜が降った後は、葉っぱの部分も茎の部分も枯れてしまっており、全体が茶色くなっている。
他方、改良作物として「促進材料散布農地」に植えられたトウモロコシについてみると、トウモロコシの上部においては枯れた葉っぱが多く見られるが、中段部分から下の部分では枯れた葉っぱと緑色の葉っぱが混在しており、根株に近づくにしたがって緑色の葉っぱが増加している。また、図１１（ｂ）のような白黒図面からは判別困難ではあるが、茎は根株部分から上端部分まで緑色をしており、枯れてはいないことが分かった。この葉っぱや茎の「枯れている」、「枯れてはいない」の違いを図１１について説明すると、図１１（ａ）ではトウモロコシの葉っぱや茎の全体が白っぽい色調で写っているのに対して、図１１（ｂ）ではトウモロコシの葉っぱや茎の全体において白っぽい部分とグレー、すなわち、幾分高濃度の灰色の部分が混在しているように写っている点において違いがあることで分かる。図１１（ａ）の全体が白っぽい部分は、全体にわたって枯れていることを示す。図１１（ｂ）の高濃度の灰色の部分は、トウモロコシの枯れていない（すなわち、生きている）部分である。葉っぱや茎の部分を例示して説明すると、図１１（ａ）の符号２５ａは枯葉っぱを示している。
この枯葉っぱ２５ａは白く表示されており、この白さは枯葉っぱ２５ａが枯れていて生気がないことを示す。他方、図１１（ｂ）の符号２６は活き葉っぱを示している。この活き葉っぱ２６は高濃度の灰色で表示されており、この高濃度の灰色の表示は実際には緑色をしており、活き葉っぱ２６が枯れておらず生気にあふれていることを示す。また、図１１（ａ）の符号２７は枯茎を示している。この枯茎２７は白く表示されており、この白さは枯茎２７が枯れていて生気がないことを示す。他方、図１１（ｂ）の符号２８は活き茎を示している。この活き茎２８は高濃度の灰色で表示されており、この高濃度の灰色の表示は実際には緑色をしており、活き茎２８が枯れておらず生気にあふれていることを示す。
したがって、本発明の植物育成促進材料を散布した農地で生育したトウモロコシは霜などの寒冷な気候に対してより大きな抵抗力を有することが明らかとなった。また、ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンから成る植物育成促進材料をトウモロコシの育成農地に散布した場合は、上述したように、ソルガムが糖度が高いことに起因して高糖度の性質が上記ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンに保持されている。それにより、トウモロコシの育成農地の土壌は、クウォンタムドット・カーボンの強力な賦活作用を受け、その中に生息していたバクテリアが高度に活性化して活動し、より一層短期間で適正な土壌の状態になりトウモロコシの生育を増進させ実のつき方がより一層多くなる。それとともに、トウモロコシは霜などの寒冷な気候に対してより一層大きな抵抗力を有するようになる。
枝豆の育成実験
図１２は「促進材料散布農地」と「元農地」との間で生育途中の枝豆の生育状況を比較した写真図である。図１２（ａ）は「元農地」及びそこに植えられて収穫時期に到達した枝豆を示す図である。図１２（ｂ）は「促進材料散布農地」及びそこに植えられて収穫時期に到達した枝豆を示す図である。基準作物として図１２（ａ）の「元農地」に植えられた枝豆についてみると、枝豆の粒（果実）の数は標準的であり、それなりの収量を確保できる育成結果となっている。
図１２は「促進材料散布農地」と「元農地」との間で生育途中の枝豆の生育状況を比較した写真図である。図１２（ａ）は「元農地」及びそこに植えられて収穫時期に到達した枝豆を示す図である。図１２（ｂ）は「促進材料散布農地」及びそこに植えられて収穫時期に到達した枝豆を示す図である。基準作物として図１２（ａ）の「元農地」に植えられた枝豆についてみると、枝豆の粒（果実）の数は標準的であり、それなりの収量を確保できる育成結果となっている。
他方、改良作物として図１２（ｂ）の「促進材料散布農地」に植えられた枝豆についてみると、「元農地」に植えられた枝豆よりも枝豆１本当りの果実の密集度合いが大きく、そのため、枝豆の粒の数は「元農地」に植えられた枝豆よりも多い。
したがって、本発明の植物育成促進材料を散布した農地で生育した枝豆は収量が増えることが明らかとなった。
また、この実験においては、収穫した枝豆の味覚試験も行ったところ、「促進材料散布農地」に植えられた枝豆は、「元農地」に植えられた枝豆よりも甘く、野菜特有の匂い（香り）が強いという評価が得られた。また、ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンから成る植物育成促進材料を枝豆の育成農地に散布した場合においても、上述したのと同様のソルガムの高糖度性の理由により、ソルガム以外の生物系材料を原料とするクウォンタムドット・カーボンよりもより一層甘く、野菜特有の匂い（香り）が強いという評価が得られる。
シイタケの育成実験
図１３は「促進材料散布農地」と促進材料を散布していない「元農地」との間で育成したシイタケの生育状況を比較した写真図である。図１３において、大きなサイズのシイタケと小さなサイズのシイタケとが横並びに示されているが、同図の右側が「元農地」に植えられたシイタケであり、左側が「促進材料散布農地」に植えられたシイタケである。また図１３には、収穫されたシイタケの実際のサイズを理解するためのスケール（物差し）の代用として使い捨てライターが写っている。
図１３は「促進材料散布農地」と促進材料を散布していない「元農地」との間で育成したシイタケの生育状況を比較した写真図である。図１３において、大きなサイズのシイタケと小さなサイズのシイタケとが横並びに示されているが、同図の右側が「元農地」に植えられたシイタケであり、左側が「促進材料散布農地」に植えられたシイタケである。また図１３には、収穫されたシイタケの実際のサイズを理解するためのスケール（物差し）の代用として使い捨てライターが写っている。
基準作物として図１３右側の「元農地」に植えられたシイタケについてみると、基準作物の傘部分の径はライターの寸法から概略判断して、長径が７ｃｍ、短径が５ｃｍ程度であり、この寸法はシイタケの標準的な大きさであり、それなりの収量を確保できる育成結果となっている。
他方、改良作物として図１３左側の「促進材料散布農地」に植えられたシイタケについてみると、改良作物の傘部分の径はライターの寸法から概略判断して、長径が１３ｃｍ、短径が８ｃｍ程度である。また、図１３には表れていないが、改良作物の傘部分の肉厚は基準作物の傘部分の肉厚よりも大きいことが確認された。これらの事柄から、改良作物の傘部分は基準作物の傘部分に比べて３倍以上の容量を有していることが明らかである。
したがって、本発明の植物育成促進材料を散布した農地で生育したシイタケは収量が増えることが明らかとなった。また、ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンから成る植物育成促進材料をシイタケの育成農地に散布した場合においても、上述したのと同様のソルガムの高糖度性の理由により、ソルガム以外の生物系材料を原料とするクウォンタムドット・カーボンよりも傘部分がより一層大きなシイタケが育成され、収量も多くなる。
また、このシイタケについての実験においても、枝豆の場合と同様、収穫したシイタケの味覚試験も行ったところ、「促進材料散布農地」に植えられたシイタケは、「元農地」に植えられたシイタケよりも甘く、シイタケ特有の匂い（香り）が強いという評価が得られた。
なお、本実施例において、シイタケ等のきのこ類は菌が植えられた基木（若しくは菌床など）に生えるものであり、基木は厳密には「農地」とは異なるが、植物の生える土台としては同じ機能を持つものであるから、そのまま「農地」の表現を用いている。
生姜の育成実験
図１４は、生姜の育成実験として、「促進材料散布農地」で育成した生姜の生育状況のみを表した写真図である。この実験においては、「促進材料散布農地」と「元農地」との間で育成した生姜の生育状況を比較することはせず、「促進材料散布農地」で育成して収穫した生姜を示す。上記「促進材料散布農地」に植えられた生姜についてみると、その実は「元農地」で育成した生姜よりも大きくて重く、生姜の根株における株分けが多くなっている。したがって、本発明の植物育成促進材料を散布した農地で生育した生姜は収量が増えることが明らかとなった。また、ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンから成る植物育成促進材料を生姜の育成農地に散布した場合においても、上述したのと同様のソルガムの高糖度性の理由により、ソルガム以外の生物系材料を原料とするクウォンタムドット・カーボンよりもより一層収量が増える。
図１４は、生姜の育成実験として、「促進材料散布農地」で育成した生姜の生育状況のみを表した写真図である。この実験においては、「促進材料散布農地」と「元農地」との間で育成した生姜の生育状況を比較することはせず、「促進材料散布農地」で育成して収穫した生姜を示す。上記「促進材料散布農地」に植えられた生姜についてみると、その実は「元農地」で育成した生姜よりも大きくて重く、生姜の根株における株分けが多くなっている。したがって、本発明の植物育成促進材料を散布した農地で生育した生姜は収量が増えることが明らかとなった。また、ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンから成る植物育成促進材料を生姜の育成農地に散布した場合においても、上述したのと同様のソルガムの高糖度性の理由により、ソルガム以外の生物系材料を原料とするクウォンタムドット・カーボンよりもより一層収量が増える。
なお、以上に述べた実施例では、酸性土壌でも通常の農地でも、土壌に本発明の植物育成促進材料を散布しその土地に植物を生育させるという操作について説明してきた。本発明はこのような操作に限らず、植物の芽、葉、実などの身体部分に本発明の植物育成促進材料を直接散布したり付着させても同様な育成効果が得られるものである。例えばブドウ栽培において、ブドウの実が小さいときに袋掛けを行うが、この袋掛けをする前にブドウの実に本発明の植物育成促進材料を直接散布したり付着させる作業を付加する。すると、植物育成促進材料がブドウに生育作用を及ぼし、先に説明したのと同様、ブドウの果実が大きく育ち、重みが増大し、果実の数が多く付き、その果物本来の味や香りが強く現れるのである。かかる状況は他の植物（桃、メロン、スイカ、かぼちゃ、トマト、きゅうり、ナス・・・など）においても同様である。
また、ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンから成る植物育成促進材料を植物の芽、葉、実などの身体部分に直接散布したり付着させた場合においても、上述したのと同様のソルガムの高糖度性の理由により、ソルガム以外の生物系材料を原料とするクウォンタムドット・カーボンよりもより一層、果実が大きく育ち、重みが増大し、果実の数が多く付き、収量が増え、その果物本来の味や香りが強く現れる。
以上のように、本発明に係る植物育成促進材料は植物全体に対して成長を促すとともに、それぞれの植物の本来有する特性、例えば味、香り、匂い等をより一層引き出す能力を有することが明らかとなった。このため、農作物の収量増大に役立つのみならず、それぞれの植物がもつ性質、特性を生かして人間の健康維持や病気の予防、治癒に役立てることの可能性が広がるなど、種々の効果が期待できるものである。
１ 気密室
２ ガス注入開閉弁
３ ガス排出開閉弁
４ ヒーター
５ カートリッジ
６ 台
７ シャッター
９ ガス注入管路
１０ 熱分解ガス排出管路
１５ 材料散布装置
１６ 運搬器具
１７ 材料分配器具
１８ 液体散布部材
１９ 材料供給源部材
２１ 制御装置
２２ 水溜り
２３ 植物生育領域
２４ 土平面領域
２５ 植物密集領域
２５ａ 枯葉っぱ
２６ 活き葉っぱ
２７ 枯茎
２ ガス注入開閉弁
３ ガス排出開閉弁
４ ヒーター
５ カートリッジ
６ 台
７ シャッター
９ ガス注入管路
１０ 熱分解ガス排出管路
１５ 材料散布装置
１６ 運搬器具
１７ 材料分配器具
１８ 液体散布部材
１９ 材料供給源部材
２１ 制御装置
２２ 水溜り
２３ 植物生育領域
２４ 土平面領域
２５ 植物密集領域
２５ａ 枯葉っぱ
２６ 活き葉っぱ
２７ 枯茎
Claims (7)
- 直径が１Å～２０ｎｍ以下の極超微細ナノ粒子から構成されたクウォンタムドット・カーボンを水中に分散せしめて生成された植物育成促進材料。
- 前記植物育成促進材料は、土壌に散布されて、当該土壌を、ＰＨ８～ＰＨ１１のアルカリ性に保つとともに、前記クウォンタムドット・カーボンの賦活作用によって土中のバクテリア菌が活性化し且つ増殖して土壌改良を行う、ことを特徴とする請求項１記載の植物育成促進材料。
- クウォンタムドット・カーボンは、その極超微細ナノ粒子性から、植物の細胞内部に浸透し、それ自体の賦活性及びマイナスイオンの作用により植物の生命活動を促進させることを特徴とする請求項２記載の植物育成促進材料。
- 前記植物育成促進材料は、ソルガムを原料とするクウォンタムドット・カーボンからなり、ソルガムの高糖度性を保持して強力な賦活作用を及ぼし、土中のバクテリア菌を高度に活性化させ、または、植物の細胞内部に浸透して植物の生命活動をより一層促進させることを特徴とする請求項２又は３に記載の植物育成促進材料。
- 炭素単体を含まない有機物を無酸素雰囲気において所定の温度で加熱して前記雰囲気中及び有機物中の炭素以外の初期成分を、５００℃以下の温度において分解温度の低いものから順次熱分解させて個別的に遊離させて製造されたクウォンタムドット・カーボンを水中に分散せしめ、当該クウォンタムドット・カーボンが水中に分散することにより生成されたマイナスイオンを水中に滞留させることにより、前記クウォンタムドット・カーボンを土壌に浸透可能としたことを特徴とする植物育成促進材料の製造方法。
- 炭素単体を含まない有機物として生物系材料が用いられ、クウォンタムドット・カーボンは５００℃以下において１Å～２０ｎｍ以下の粒径に粉砕されたものであることを特徴とする請求項５に記載の植物育成促進材料の製造方法。
- 炭素単体を含まない有機物としての生物系材料にはソルガムが用いられることを特徴とする請求項５又は６に記載の植物育成促進材料の製造方法。
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|---|---|---|---|
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| JP2021-136701 | 2021-07-15 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2023286603A1 true WO2023286603A1 (ja) | 2023-01-19 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/JP2022/025928 WO2023286603A1 (ja) | 2021-07-15 | 2022-06-29 | 植物育成促進材料及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
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| WO (1) | WO2023286603A1 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005097675A1 (ja) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Kunimichi Sato | 原子状炭素材料及びその製造方法 |
| JP2006231137A (ja) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Kunimichi Sato | マイナスイオン水 |
| CN106675557A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-05-17 | 南京周宁琳新材料科技有限公司 | 一种n掺杂碳量子点的制备方法及其产品、应用 |
-
2022
- 2022-06-29 WO PCT/JP2022/025928 patent/WO2023286603A1/ja active Application Filing
- 2022-06-29 JP JP2023535224A patent/JPWO2023286603A1/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| CN106675557A (zh) * | 2017-01-06 | 2017-05-17 | 南京周宁琳新材料科技有限公司 | 一种n掺杂碳量子点的制备方法及其产品、应用 |
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|---|---|
| JPWO2023286603A1 (ja) | 2023-01-19 |
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