CN1750751B - 栽培植物用的器具及植物栽培方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有可以容纳栽培植物体的形状的器具。在该器具的至少一部分放置和该植物体的根实质上能一体化的薄膜。由此,可以提供一种对根的氧气供给、水以及肥料成分的供给两方面都可以适宜进行的栽培植物用的器具,植物-薄膜复合体和植物的栽培方法。
Description
技术领域
本发明涉及栽培植物用的器具、植物-薄膜复合体和栽培植物的方法。更详细地,本发明涉及一种具有能和植物根实际上一体化的薄膜的栽培植物用器具;植物体和具有与该植物体的根实际上一体化的薄膜的植物-薄膜复合体;和使用该栽培植物用器具的植物栽培方法。
因为根据本发明可以适合地功能分离对植物体的氧气供给和水、肥料成分的供给的功能,例如由于是营养液栽培的基础的植物的根和营养液直接接触产生的许多问题,即对根的氧气供给、营养液的精密管理、由根引起的营养液的污染或由营养液引起的植物的病原菌的污染等许多问题都能得到解决。进而,通过使用本发明的栽培植物用的器具,在抑制要栽培的植物的水分状态下,容易使该植物高品质化。进而,通过使用本发明的栽培植物用器具,能防止从营养液引起的植物的病原菌污染,从而可以进行有糖培养,即克隆苗的组织培养。
背景技术
迄今为止,通过传统的各种植物地面栽培,即利用太阳和土壤等自然条件,来进行室外的栽培。与此相对,近年来设施栽培即用玻璃和乙烯薄膜等覆盖的温室或屋子中栽培植物的方法也盛行起来。该设施栽培中因为比地面栽培更不易受自然条件左右,具有可以稳定生产各种植物(例如蔬菜类)的优点。
根据1999年的统计,蔬菜类的设施栽培总面积增加到11万2822公顷,除去蔬菜的青黄不接季节,各种蔬菜在全年都可以供给,和地面栽培相比,虽然有营养差的批判,但是设施栽培的功绩还是很大。
在植物的设施栽培中,可以回避地面栽培中的重复栽培障碍,并且可以在不适合栽培的地方来栽培,相关的比地面栽培的劳动时间短,单位面积的产量增加,从工业生产的可能性等观点出发,使用温室中的设备,不使用土壤来保持植物,且赋予养分和水进行植物栽培,开始引入的是所谓的营养液栽培(一般更多的称为“水耕栽培”)。该营养液栽培中,和使用土壤栽培相比,没有重复栽培的障碍(特别是在全面禁止使用熏蒸中使用的溴甲烷,其优点较大),一般有生长快产量多,栽培环境容易调节等的优点。
但是,在1999年营养液栽培的面积为1056公顷,蔬菜设施栽培总面积只不过约1%。像这样营养液栽培没有盛行的最大的理由能列举有初期投资大,生产成本上升,风险大和需要相当的管理技术,栽培中一旦失败和(病原菌的侵入或营养液的调整等)破坏引起的损害等障碍。
营养液栽培的种类有喷雾耕、水耕(黏液式たん液,NFT)、固体培养基(砂耕、砾石耕、石棉耕)3种,各自都有优缺点(关于这些方式的详细内容、利害得失等能参见例如文献“营养液栽培的新手册”编者:日本设施园艺协会、发行所:诚文堂新光社、发行:2002年7月)。
上述各种方式的营养液栽培体系中共同的最重要的问题或缺点具有初期引入成本、日常费用和氧气的供给。进而,营养液栽培由于根和营养液直接接触,营养液的调整较精密,其管理范围非常窄。特别的,需要细心注意营养液的组成、浓度、pH的变化。其中,营养液栽培中最大的问题之一为营养液的pH容易变化。
而且,给植物提供氧气也是最重要的条件。特别是在高温时根的呼吸变高,氧气要求量增加,另一方面因为溶解氧的浓度降低,有缺氧的问题。出现氧气不足时称为“根づまり”的现象,其结果是根腐败,产生氨,营养液的pH开始上升。给根提供氧气是通过在营养液栽培中溶液中的溶解氧或通过辅以直接和空气中的氧气接触,但是在一般的营养液栽培中,由于该体系结构,不得不使用营养液中的溶解氧的情况多。但是因为在其性质上,溶解氧的浓度自身上升是不可能的,所以实际上对于营养液栽培,给植物提供的氧气不充分的情况非常多。
并且,现有的营养液栽培中,有要防止病原菌感染这一重大问题的情况非常多。为了防止感染正在尝试各种手段。考虑过农药的投放,但是因为在农药注册、培养液中不可能添加农药,正考虑各种不通过农药的杀菌方法。例如有通过紫外线、臭氧或加热杀菌、通过过滤除去病原菌、通过添加银等金属离子杀菌、对抗微生物的添加等。但是,任何一种附带设备的设置和管理都有成本上升的问题,而且会产生损害植物体、分解营养液中的有效成分等新问题,还得不到肯定的防止感染的效果。
(非专利文献1)
“营养液栽培的新手册”编者:日本设施园艺协会、(株)诚文堂新光社2002年7月发行
发明内容
本发明的目的在于提供解决了上述现有技术缺陷的栽培植物用器具、植物-薄膜复合体和植物栽培方法。
本发明的另一个目的在于提供可以适合进行给根提供氧气、提供水和肥料成分两者的栽培植物用器具、植物-薄膜的复合体和栽培植物的方法。
本发明的另一个目的在于提供能极大抑制植物的病原菌感染危险性的栽培植物用器具、植物-薄膜的复合体和栽培植物的方法。
本发明人潜心研究的结果发现薄膜(例如高分子薄膜)和植物的根实质上一体化的全新现象。
本发明人基于上述知识进一步研究的结果还发现和薄膜实质上一体化的植物的根隔着薄膜吸收在植物生长中必要程度的溶液中的肥料成分和水的现象。
本发明的栽培植物用器具是基于上述知识获得的,更详细的其特征在于具有可以容纳要栽培的植物体的形状的器具;其至少一部分具有能和该植物体的根实质上一体化的薄膜。
具有上述结构的本发明中,作为上述薄膜例如在规定温度(27±3℃)下,隔着该薄膜使水和盐水相对接触时,测定开始24小时后水/盐水的电导率(EC)之差ΔEC24小时(dS/m),用薄膜厚度(μm)作为横轴绘制的图,其斜率ΔEC24小时(dS/m)/10μm优选在0.7以下。该斜率ΔEC24小时(dS/m)/10μm更优选在0.5以下,特别优选在0.3以下。使用这样的薄膜的情况下,可以容易获得基于薄膜厚度的耐久性、和薄膜透过性的良好平衡。
根据本发明,进一步提供至少具有植物体、和该植物体的根实质上一体化的薄膜的植物-薄膜复合体。
根据本发明,进一步提供植物栽培方法,使用具有下列特征的器具,具有可以容纳植物体的形状,其至少一部分具有和该植物体的根实质上一体化的薄膜的栽培植物用器具;在该器具中设置保持植物用的支撑体和植物体;至少隔着上述薄膜接触含有肥料成分的水,栽培上述植物体。
具有上述结构的本发明的栽培植物用器具中,植物的根不和营养液(含有肥料成分的液体)直接接触。换言之,处于给植物体提供氧气、提供水和肥料成分的功能得到适合的分离状态。因此,本发明中,植物可以有效利用空气中的氧气,能容易地解决现有的营养液栽培的问题(即由于植物的根和营养液直接接触产生的多种问题),即给根供氧、营养液的精密管理、由根引起的营养液的污染或由营养液引起的对植物的病原菌污染等问题。进而,通过使用本发明的栽培植物用的器具,非常容易使要栽培的植物处于水分抑制状态,能使该植物高品质化。
本发明人基于上述获得的知识进一步研究,结果还观察到下面的现象。
即根据本发明的体系,水是作为水蒸气提供到根存在一侧的薄膜表面,另一方面,肥料成分也在膜中的水中以离子形式溶解。该肥料成分据推测是(1)根直接从薄膜表面和水一起吸收,或者(2)若在根存在一侧的膜表面存在水,肥料成分从膜中向该水运动被根吸收,通过这2种途经吸收到根上。后述的实施例(实施例12)中表示了主要的肥料成分透过膜(薄膜)的数据,很明显肥料成分透过了膜。
附图说明
图1是表示本发明栽培植物用的器具的基本方式例子的断面模式图。
图2是表示本发明栽培植物用的器具的其他方式例子的断面模式图。
图3是为了说明测定本发明中所用的薄膜特性(水-盐水接触)的断面模式图。
图4是为了说明测定本发明中所用的薄膜特性(剥离强度)的侧视模式图。
图5是表示本发明栽培植物用的器具的其他方式例子的断面模式图。
图6是表示本发明栽培植物用的器具的其他方式例子的断面模式图。
图7是表示本发明栽培植物用的器具的其他方式例子的断面模式图。
图8是表示本发明栽培植物用的器具的其他方式例子的断面模式图。
图9是表示本发明栽培植物用的器具的其他方式例子的断面模式图。
图10是为了说明测定本发明中所用的薄膜特性(水蒸发量)的断面模式图。
图11是表示实施例中得到的植物的生长状况的照片。
图12是表示实施例中得到的植物的生长状况的照片。
图13是表示实施例中得到的植物的生长状况的照片。
图14是表示实施例中得到的植物的根在薄膜上的旺盛状态的照片。
图15是表示实施例中得到的植物的根在薄膜上的旺盛状态的照片。
图16是表示实施例中得到的植物的根在薄膜上的旺盛状态的照片。
图17是表示测定本发明中使用的薄膜特性(剥离强度)用的试验片的照片。
图18是表示本发明中使用的薄膜特性(水-盐水接触)的测定结果的例子的图。
图19是表示本发明中使用的薄膜特性(水-葡萄糖接触)的测定结果的例子的图。
图20是表示植物的根穿透薄膜的状态的例子的照片。
图21是表示植物的根穿透薄膜的状态的例子的照片。
图22是表示植物的根没穿透薄膜的状态的例子的照片。
图23是表示实施例中得到的植物的生长初期状态的照片。
图24是表示实施例中得到的植物的生长终期状态的照片。
图25是表示氨性氮的薄膜透过性的图。
图26是表示硝酸性氮的薄膜透过性的图。
图27是表示磷酸的薄膜透过性的图。
图28是表示钾的薄膜透过性的图。
图29是表示钙的薄膜透过性的图。
图30是表示镁的薄膜透过性的图。
图31是表示硫的薄膜透过性的图。
图32是表示植物栽入时的状态的照片。
图33是表示植物栽培结束时的状态的照片。
图34是表示植物栽培结束时的根/薄膜/营养液的界面附近的状态的光学显微镜照片(倍率:250倍)。
图35是表示在冬季加热时和没有加热时植物栽入时的状态的照片。
图36是表示在冬季加热时和没有加热时植物栽培结束时的状态的照片。
图37是表示在夏季冷却时和没有冷却时植物栽入时的状态的照片。
图38是表示在夏季冷却时和没有冷却时植物栽培结束时的状态的照片。
图39是表示为了防止水分蒸发具有多层膜和没有多层膜的植物栽培结束时状态的照片。
图40是表示为了防止水分蒸发具有多层膜和没有多层膜的植物栽培结束时状态的照片。
图41是小西红柿栽培开始后第39天的营养液的照片。
图42是ルツコラ、莴苣栽培开始后第20天的营养液的照片。
图43为菠菜栽培开始后第43天的营养液的照片。
图44是表示各种厚度的亲水性聚酯薄膜的0.5%盐水透过性的图。
图45是表示各种厚度的PVA薄膜的0.5%盐水透过性的图。
图46是表示在PVA薄膜上放置种子(ルツコラ),使其处于发芽状态的照片(倍率0.5倍)。
图47是表示在重叠PVA薄膜和糊窗纸上放置种子(ブロツコリ一),使其处于发芽状态的照片(倍率0.5倍)。
图48是表示本发明中使用的薄膜作为中间薄膜放置的方式的断面模式图。
图49A和49B是表示实施例23中得到的植物生长程度的照片。
图50A和50B是表示实施例24中得到的植物生长程度的照片。
图51是表示实施例24中得到的托盘槽背侧的照片。
图52A和52B是表示实施例25中得到的植物生长程度的照片。
图53是表示实施例25中得到的聚氨酯泡沫的背侧的照片。
图54是表示实施例26中得到的各种薄膜的含水率随温度变化的图。
具体实施方式
下面根据需要参照附图对本发明进行更具体的说明。下面记载中表示量比的“份”和“%”没有特别说明为质量基准。
(栽培植物用器具)
本发明的栽培植物用器具是具有可以容纳植物体的形状的器具;其至少一部分具有和该植物体的根实质上能一体化的薄膜的器具。
参照表示该器具基本方式之一的图1,该方式的栽培植物用器具1包括用于制作容纳植物体的容纳部分2的壁材3,和在该墙壁材料3画定的容纳部分2的底部对应位置(植物体的根该接触的部分)的至少一部分上放置的薄膜4。该薄膜4具有和植物体的根实质上能一体化的性质。
图1中,在容纳部分2的底部全部区域都放置薄膜4,但是本发明中,在该底部的至少一部分放置薄膜4就足够了。而且,从器具1的强度、薄膜4的补强等观点出发,也可以用其他材料(例如和墙壁材料3相同的材料)将薄膜4分割成适当数目。这时,例如设置和窗框的“格”相同的内筐(形状为格子状、放射状、同心圆等,可以是任意的),可以将薄膜4分割成适当的数目。
而且,根据需要(在满足强度、保持植物体等条件的范围内),含有墙壁材料3的器具1的全体也可以由薄膜4或和该薄膜4相同的材料(厚度可以适宜调节)来构成。即,目前使用的公知的栽培植物用容器(例如壶状、托盘状、种植机状)的所有部分可以用薄膜4或和该薄膜4相同的材料来构成。
薄膜4和墙壁材料3可以一体成形,也可以使用粘合剂或物理固定手段等接合、固定的手段,相互固定。
具有上述结构的栽培植物用器具1,如图1所示可以在溶液容器5内放置的溶液6中以至少和容纳部分2的底面(此时为薄膜4)相接触的方式和溶液6相接触。
(其他方式)
图2为表示本发明的栽培植物用器具1的其他方式的断面模式图。参照图2,该方式中,在具有标定植物体容纳部分2的功能的有孔墙壁材料3(例如具有“格”状形状的墙壁材料3)的内侧(要放置植物体的一侧),全面放置具有和植物体的根实质上能一体化的性质的薄膜4,除此以外和图1的方式相同。
(其他方式2)
例如,如图48的断面模式图所示,配置本发明的薄膜作为中间薄膜12,放置具有保持水或营养液的功能的薄膜作为下方薄膜13,进而,作为上方薄膜11,为了防止水分蒸发,可以具有水蒸气不透过的薄膜或比中间薄膜12少透过水蒸气的薄膜,具有这样的3层结构。而且,更期望上方薄膜11能透过空气(对植物有用的氧气和二氧化碳等)。该3层薄膜的端部可以用例如热或粘合剂来接合。各薄膜乃至叠层薄膜的形状没有特别限制,根据需要可以以点状和/或线状接合端部以外的部分14。
例如可以在上面薄膜11上设置植物的植入口15,由此种入植物。此时,根据需要,也可以使用植物支撑体。例如在下面薄膜13上设置液体的给排水口17,这样能供给营养液或水16。
通过这些方式,营养液或水被密封在袋中,该体系整体搬送或设置时水溶液不会漏到外面。
上述本发明的体系不仅可以是水平的,也可以是像壁挂这样的垂直放置,因而可以用于多种方式中。
(薄膜)
本发明中,构成植物栽培用器具1的薄膜4(或是图48的薄膜12;下同)具有“和植物体的根据实质上能一体化”的特征。本发明中能否“和植物体的根实质一体化”例如可以通过后述的“一体化试验”来判断。根据本发明人的理解,作为“和植物体的根实质上能一体化”的薄膜4,优选具有下述的水分透过性/离子透过性的平衡的薄膜。根据本发明人的理解,因为对于具有这样的水分/离子透过性平衡的薄膜,由于其容易实现对要栽培的植物生长(特别是根的生长)合适的水分/养分透过性的平衡,所以推测其可以和根实质上一体化。本发明中,植物是通过薄膜吸收离子形式的肥料,但是这样使用的薄膜的盐类(离子)透过性据推测会受提供给植物的肥料成分的量的影响。隔着该薄膜使水和盐水对向接触时,具有下面所示的测定开始4日后的水/盐水的电导率(EC)之差在4.5dS/m以下的离子透过性的薄膜是适合使用的。使用这样的薄膜时,提供对根适合的水或肥料溶液,能容易地促进该薄膜和根的一体化。
该薄膜优选具有耐水压为10cm以上的不透水性。使用这样的薄膜时,可以容易地给根提供适合的氧气,并且能防止隔着该薄膜的病原菌污染。
(耐水压)
耐水压可以基于JIS L1092(B法)的方法来测定。本发明的薄膜的耐水压在10cm以上,优选20cm以上,更优选30cm以上。
(水分/离子透过性)
本发明中,上述薄膜4优选为隔着该薄膜的水和盐水(0.5重量%)相向接触时,优选测定开始后4天后的水/盐水的栽培温度下测定的电导率(EC)之差在4.5dS/m以下。该电导率之差更优选为3.5dS/m以下。特别优选为2.0dS/m以下。该电导率之差优选通过下述方式来测定。
<实验仪器等>
另外,本说明书以后部分(也包含实施例)中使用的实验仪器、装置和材料(没有特别限定)表示在后述的“实施例”之前的部分。
<电导率的测定方法>
因为肥料通常以离子形式被吸收,期望能把握溶液中溶解的盐类(或离子)的量。作为测定该离子浓度的的手段使用电导率(EC)。EC也可以称为比电导率,使用2个截面积为1cm2的电极相距1cm距离时的电导率值。单位使用姆(S),因为换算成S/cm的话肥料营养液的EC值较小,使用1/1000的mS/cm作为单位(国际单位表示为dS/m(d为十分之一))。
实际测定中,使用滴液吸移管将少量试样(例如溶液)加到上述电导率的测定部位(感应部分),测定电导率。
<薄膜的盐/水透过试验>
在2000ml水中溶解10g市售的食盐(例如后述的“伯方的盐”),制成0.5%的盐水(EC:约9dS/m)。
参照图3,使用上述“竹笸箩碗装置(set)”,在竹笸箩上放置要进行实验的薄膜(尺寸:200~260×200~260mm),在该薄膜上加入150g水。另外在碗一侧加入上述的盐水150g,用食品用包装袋(聚偏氯乙烯薄膜,商品名:サランラツプ,旭化成公司制造)将得到的体系全部包裹起来,防止水分蒸发。在该状态下,在常温下放置,每24小时测定水侧、盐水侧的EC值。
在本发明中,从隔着薄膜植物的根容易吸收养分(有机物)来考虑,上述薄膜优选表现出规定的葡萄糖透过性。该葡萄糖透过性可以通过下述的水/葡萄糖溶液的透过试验来适宜的评价。在本发明中,上述薄膜优选在隔着该薄膜使水和葡萄糖溶液相向接触时,测定开始后第3天(72小时)的水/葡萄糖溶液的栽培温度下测定的浓度(Brix%)之差在4以下。该浓度(Brix%)之差进一步为3以下,更优选在2以下(特别优选在1.5以下)。
<薄膜的水/葡萄糖溶液透过试验>
使用市售的葡萄糖制成5%的葡萄糖溶液。使用和上述盐水实验相同的“竹笸箩碗装置”,在竹笸箩上放置要进行试验的薄膜(尺寸:200~260×200~260mm),在该薄膜上加入150g水。另外在碗一侧加入上述的葡萄糖溶液150g,用食品用包装袋(聚偏氯乙烯薄膜,商品名:サランラツプ,旭化成公司制造)将得到的体系全部包裹起来,防止水分蒸发。在该状态下,在常温下放置,用糖量计每24小时测定水侧、葡萄糖溶液侧的糖度(Brix%)。
(和植物的一体化)
在后述的实施例1的条件下(使用蛭石)进行试验。即,使用2株sunny莴苣(サニ-レタス)(主叶1片多),在实施例1的液体肥料(原液ハイポネツクス1000倍稀释液)的条件下,用35天进行植物的生长试验。
在得到的植物-薄膜体系中,在植物苗的根部切断茎叶。参照图17使密合了根的薄膜的茎大致为中心的方式切成宽5cm(长度:约20cm)的薄膜,制成试验片。
参照图4,在弹簧秤上用市售的夹子固定住上述获得的试验片一端,记录弹簧秤所示的重量(对应试验片自身重量=A克)。接着手持在样品中心的茎,慢慢向下拉,读取根和薄膜分离(或断开)时弹簧秤刻度表示的重量(负重=B克)。该值减去初时的重量,得到的(B-A)克作为宽5cm的剥离负重。
本发明中,对于这样测定的剥离强度,对上述植物体的根显示出10g以上的剥离强度的薄膜适合于使用。该剥离强度更优选为在30g以上,特别优选在100g以上。
(通过光学显微镜确认)
如上所述,本发明中,薄膜和植物的根的一体化可以用从密合了根上的薄膜剥离下根所需要的负重大小来评价,但是该一体化也可以通过光学显微镜来确认。例如,如后述实施例14所示,在根和薄膜界面的光学显微镜的照片中,根和薄膜一体化,可以观察到根实际上没有间隙地覆盖在薄膜表面,可以确认薄膜和植物的根一体化。而且,可以看到根和根的密合以及相互共有根的样子。
(薄膜材料)
在满足上述“和根实质上能一体化”的性质的范围内,本发明中,可以使用的薄膜材料没有特别限制,可以从公知的材料中适宜选择使用。像这样的材料能以通常的薄膜乃至膜的方式来使用。
更具体来说,作为这样的薄膜材料可以使用例如聚乙烯基醇(PVA)、玻璃纸、醋酸纤维素、硝酸纤维素、乙基纤维素、聚酯等亲水性材料。
上述薄膜的厚度也没有特别限制,通常在300μm以下,更优选在200~5μm左右,特别优选在100~20μm左右。
根据需要,上述薄膜4也可以和其他材料复合化使用(例如层合化)。这样的复合化从维持薄膜的强度的观点出发是优选的。作为上述“其他材料”在对本发明中薄膜4的效果(和根实质上一体化)没有实质上的妨碍的范围内没有特别限制。将通常的多孔质材料(例如无纺布)、透水性和/或离子透过性材料等设置在从植物体看薄膜4的更外侧(即薄膜4的更接近溶液侧)大多属于在实质上不妨碍本发明薄膜4的效果的情况。另外,如后面所述,将规定的材料设置在从植物体看薄膜4的更内侧(即薄膜4的更接近植物侧),也有在实质上不妨碍本发明中薄膜4的效果的情况(因而,也可以使用这样的“其他材料”)。
出于提高本发明的薄膜4的强度补强、操作容易和形状保持性的目的,根据需要和“其他材料”复合化的情况下,作为这样的“其他材料”能列举有例如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚乙烯基醇、纤维素等制成的无纺布和有连通孔的海绵等。作为该复合化的方法能列举有例如贴合、使用双层容器等。
进而,考虑薄膜4的机械强度,也可以用具有透水性的其他材料覆盖该薄膜4的外侧。该“其他材料”和薄膜4可以相接触(包括部分接触),另外根据需要,也可以设置成相互之间有间隙。作为这样的材料能列举有例如金属、塑料、陶瓷、木材等比较坚硬的材料。
(器具、容纳部分、墙体材料)
器具1的形状、大小等也没有特别限制,例如可以将目前使用的公知的栽培容器(例如壶状、托盘状、种植机状)的形状、大小等照原样使用。
而且,该器具1的容纳部分2的形状、大小乃至赋予该容纳部分的墙体材料的材质、厚度等也没有特别限制,可以考虑要培育的植物的水分消耗量、容器的内容积、植物支撑体(土壤等)的透气性、水温等各种条件适宜选择。
例如作为墙体材料3的材质从质量轻、容易成形和低成本来考虑可以适合地使用聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯等通用塑料。
(无孔性亲水性薄膜和多孔性疏水性薄膜)
不透水而能透过水蒸气的透湿性材料公知的有(1)具有多孔性的类型和(2)无孔性类型这2种。作为前者的多孔性材料有附予许多微孔的疏水性高分子薄膜,但是这种类型因为水蒸气透过微孔,疏水性薄膜本身不能浸透水,推测作为肥料成分的离子实质上不能透过该类型的材料。另外,据本发明人所知,后者无孔性类型中,作为肥料成分的离子容易透过。从这一点看,(2)无孔性类型比(1)具有微孔的疏水性高分子薄膜更适合于本发明的体系。例如,在后述的实施例(实施例13)中,表示了使用微孔性聚丙烯薄膜“PH-35”(株式会社德山制造)的栽培植物的例子。该例子中,栽培26天后的植物重量,PVA薄膜为13.1g,与此相对微孔性聚丙烯薄膜在1g以下,发育差,这表明肥料成分实质上没有透过微孔性聚丙烯薄膜。
(多层膜对植物体的生长性和糖度/Brix值的控制)
本发明中,所谓的“多层膜”也可以适合地使用。这里,“多层膜”是指为了帮助植物生长,出于对根和树干等防寒、防止干燥等目的使用的薄膜。使用这样的多层膜的情况下,具有水分的有效利用率高的优点。
即,本发明的体系中,从营养液向薄膜中移动的水除了被密合在薄膜上的植物的根直接吸收以外,有从土壤侧的薄膜表面蒸发成水蒸气的趋势。为了限制水蒸气不蒸发到大气中去,可以用多层膜覆盖土壤表面。通过用多层膜覆盖,水蒸气凝结在土壤侧的多层膜面上,可以作为水加以利用。
例如,在实施例18中表示有无多层膜的サニ-レタス和ルツコラ作物的重量和Brix值。有多层膜,作物的重量增加了,没有多层膜,水分没有很好的抑制,表现为Brix值的提高。
(薄膜的含水率)
据本发明人所知,无孔性亲水性薄膜能透过离子的理由据推测是因为肥料成分-离子和水一起从薄膜的一侧浸透到中间,到达反侧的薄膜表面。根据该机制,例如通过提高薄膜的含水率,能增大水分和肥料成分等的透过量。
在后述的实施例26中示出了薄膜含水率的测定结果(在该实施例中使用的薄膜,其由薄膜种类或厚度引起的含水率之差比较小)。本发明中,例如通过对薄膜进行改性以使其含水率更高,可以使水分或肥料成分等的透过率变得更大。由此,对薄膜进行改性以使其含水率更高的手段有使薄膜具有更多的亲水性,例如参照[文献:P.J.フロ-リ-著的“高分子化学I”昭和40年8月20日第3版第9次印刷,译者冈小天、金丸竞发行所丸善株式会社P38~47、P48~54、P168~221]的方法,可以使更多的含有羟基(OH)等亲水基团的分子共聚合。而且,还有表面改性的方法,其详细内容可以参照例如[文献:“电气电子用塑料材料”发行2002年3月株式会社东丽研究中心P47~77]。
(向薄膜组成导入离子基团)
一般的,植物吸收在水中处于溶解状态的肥料成分的离子。例如,肥料成分之一氮是以NH4 +或NO3 -形式被植物吸收的,哪种成分容易吸收因植物的不同而不同。目前作为提供的肥料正在进行着改变以平衡NH4 +体氮和NO3 -体氮。本发明的体系中例如可以通过在薄膜中导入正离子基团使NO3 -难以透过。另外,通过在薄膜中引入负离子基团可以使NH4 +难以透过。由此,关于向薄膜组成引入离子基团的详细内容例如参照[文献:P.J.フロ-リ-著的“高分子化学I”昭和40年8月20日第3版第9次印刷,译者 冈 小天、金丸 竞 发行所 丸善株式会社P38~47、P48~54、P168~221]的方法,可以引入离子基团。另外,还有表面改性的方法,其详细内容可以参照例如[文献:“电气电子用塑料材料”发行2002年3月株式会社东丽研究中心P47~77]。
(容器的形成方法)
具有上述结构的栽培植物用器具的使用方法没有特别限制,例如在该容器中设置保持植物用的支撑体和植物体,至少使上述薄膜与水或肥料溶液接触,栽培该植物体。
(植物体)
本发明中可以栽培的植物(体)没有特别限制。本发明的栽培方法中,因为植物的生长根和上述薄膜一体化以后,可以从隔着该薄膜接触的液体吸收肥料成分,所以期望该植物处于在一定程度生长的苗的状态。不过,在保持该植物的支撑体(乃至土壤)中,通过含有或混入可以使该植物与薄膜一体化程度的根生长程度的养分和水分,种子乃至刚发芽后的种子也可以通过本发明的栽培方法来栽培。而且,通过本发明的栽培方法从苗或种子栽培的植物体生长发育都较均一,例如可以提高苗生产等的产率。这和通常的从头上浇水相比,隔着薄膜提供水和养分更为均匀,而且,如图14、15或图34所示,植物体的根相互贴着,因而认为根圈领域是共有的。
而且,在本发明中,没有支撑体,直接在薄膜上播种植物体(例如种子)也能发芽、生长。
例如,如后述的实施例22所示,在营养液上单独铺上厚度40μm的PVA薄膜或在PVA薄膜上重叠糊窗纸,使用ルツコラ和花椰菜的种子,可以在发芽~生长阶段进行充分的发芽生长。这时,要接触植物体的薄膜可以是单独的透湿性薄膜,而且根据需要也可以在透湿性薄膜上重叠糊窗纸等纸、吸湿性纤维、无纺布等。
由此,当然可以使用通过在薄膜上直接播种、生长得到的生长后的植物体作为“苗”,但是作为制作蔬菜新芽的方法,本发明的栽培方法非常有效。例如,作为本发明的特征之一,如上所述可以有效的防止营养液的病毒或病原菌污染植物体。而且,一般的,新芽是在发泡聚氨酯等培养基中播种使其发芽生长的方法,但是根据本发明,因为新芽是在薄膜上生长出来的,容易通过剥离根和薄膜来方便地回收新芽。此外,在新芽制造时当然可以活用本发明的栽培方法,所具有的多个特征。
(保持植物用支撑体)
本发明中,作为上述保持植物用支撑体(乃至土壤)可以没有特别限制地使用现有公知的支撑体。作为这样的支撑体能列举有例如土壤(沙砾、砂、土)、碳化物、天然矿物质(蛭石、珍珠岩、沸石等)、天然植物(水藓泥炭、park(パ-ク)、苔藓、ヤシガラ等)、培育植物用的保水材料和将它们结合的育苗用混合栽种材料等。
(土壤)
如上所述,在本发明中可以使用通常使用的土壤乃至培养液的任何一种。作为这样的土壤乃至培养液例如能列举有在土耕栽培中使用的土壤和在水耕栽培中使用的培养液。
例如无机系有天然砂、砾石、浮石沙等、加工制品(高温焙烧等)有石棉、蛭石、珍珠岩、陶瓷、稻壳くん炭等。有机系有天然水藓泥炭、椰子纤维、树皮培养基、稻壳、ニ-タン、ソ-タン等、合成制品的粒状酚树脂等。而且,也可以是它们的混合物。也可以在这些土壤乃至培养液中加入必要的最小量的肥料和微量元素。根据本发明人的见解,在本发明的栽培器具/栽培方法中,作为所谓的“必要最小量的肥料和微量元素,是指植物根能从隔着薄膜接触的营养液侧吸收养分的程度的养分,优选添加到薄膜的更里侧(即植物侧)。
(没有保持植物的支撑体的情况)
在本发明的体系中,即使没有保持植物的支撑体,栽入的苗也能生长发育。例如在后述的实施例23中表示了在薄膜上仅重叠多层膜的例子,在实施例24中表示了在薄膜和多层膜之间用塑料箱设立了空间的情况下使苗生长发育的数据。这些情况的任何一个都确认植物获得了生长。
而且,在实施例25中表示了在薄膜和多层膜之间放置软质聚氨酯泡沫的例子。即使在该例子中,植物体也生长。因而,从使用一般的公知土壤、到完全不使用土壤、或者使用人工的结构物(板状、箱状、纤维状、棉状、颗粒状、发泡体等)的情况下,根据本发明的体系植物也能生长发育。
(营养液)
可以在本发明中使用的营养液(或肥料溶液)没有特别限制。例如现有的栽培营养液或水耕栽培中使用的液状成分的任何一种都可以在本发明中使用。
一般的,水或营养液中植物生长必不可少的无机成分中,主要成分有氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S),微量成分有铁(Fe)、锰(Mn)、硼(B)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)。进而其他副成分有硅(Si)、氯(Cl)、铝(Al)、钠(Na)等。根据需要,在对本发明的效果没有实质上的妨碍的范围内,也可以添加其他生理活性物质。进而,也可以添加葡萄糖等糖类。
近年来,除了使用氮、磷酸、钾等肥料成分以外,还使用称为植物活力剂的含有维生素、氨基酸、糖、微生物等的材料。这样的“植物活力剂”一般也可以在本发明中使用。例如在上述的糖类以外,也可以使用例如维生素、氨基酸类等。该氨基酸类可以使用例如“胨”。另外,维生素类能使用例如“酵母提取”。
这里,作为胨为一般用酶分解或酸水解各种蛋白质获得的物质的总称。该胨能定义为从多肽到氨基酸的成分混合,经加热处理不凝固的物质(该“胨”的详细内容可以参照例如文献[化学大辞典8 1987年2月15日缩印版第30次印刷编者化学大辞典编辑委员会发行所共立出版株式会社P369])。
上述“酵母提取”是指对酵母菌中所含的维生素、核酸成分、矿物质、未知的菌体增殖激素等没有实质损害,利用菌体自身的自消化作用提取到菌体外,只将其水溶性部分进行低温处理和喷雾干燥(该“酵母提取”的详细内容可以参见例如文献[化学大辞典3 1987年2月15日缩印版第30次印刷编者化学大辞典编辑委员会发行所共立出版株式会社P603])。
(根圈温度的控制)
本发明中,根据需要,通过控制隔着薄膜和植物体的根接触的液体(例如营养液)的温度,可以调节要和该薄膜一体化(或已经一体化的)的根周围的温度,即根圈温度。根据这样的方式,和现有方式中以暖房/冷房调节温室等室内全体的温度相比,容易精确地、且节能地控制植物根圈的温度。
本发明中,特别因为植物体的根和薄膜密合乃至一体化,特别容易控制根圈温度。
并且,根据本发明体系,加热、冷却所使用的水量非常少,和现有的营养液栽培那样,不需要增加营养液的溶解氧的操作,或者,因为栽培床中的营养液不和外界气体直接接触,被密闭所以保温效果优良,能有效率的进行全体的加热冷却,能耗优良。例如,在实施例17中示出了菠菜的根圈在冬季加热、夏季冷却的效果。菠菜培育的适合温度为15~20℃,但是在严冬和盛夏时偏离适宜温度的范围比较大的情况多。这样在严冬和盛夏时期通过只控制根圈在适宜温度范围,如实施例17所示,作物的重量提高,获得了良好的生长发育。
(栽培方法)
本发明中,只要使用具有上述结构的栽培器具1,与其结合使用的栽培方法没有特别限制。下面描述本发明中适合使用的栽培方法的方式。
(适合的栽培方法)
参照图5的断面模式图,该方式中薄膜和溶液直接接触。该方式中通过在溶液内部设置加热器可以对该溶液进行加热。另外,也可以在外部加热溶液来循环。例如,使用发泡苯乙烯制造的トロ箱,在肥料溶液上放置薄膜(也可以支撑有网眼的箱子),放上土壤,栽入苗。这种方式中,肥料水溶液用薄膜覆盖,水分的蒸发主要通过植物来进行,因而可以防止从水溶液表面的直接蒸发。
参照图6的断面模式图,该方式中,薄膜隔着网状容器和溶液接触。网状容器用于防止薄膜破损等。图7(a)表示在网状容器内放置薄膜的例子,图7(b)表示在溶液中放置多个该容器的例子。
参照图8的断面模式图,该方式中表示由薄膜和容器接触面的虹吸效果溶液和薄膜接触的例子。该方式的优点在于容易变更溶液的种类,增加自由度。
参照图9的断面模式图,该方式中,通过在无纺布等吸水垫上设置薄膜使薄膜和溶液接触来进行供给。例如,在作为薄膜使用带无纺布的亲水性聚酯的容器相邻处放置加入了水的容器,用吸水垫的虹吸效果能将水引入土壤的容器中。
本发明中,也可以根据需要将上述图5~图9各自所示的结构的2种以上结合使用。
(本发明的优点)
通过使用具有上述结构的本发明的栽培器具或栽培方法,可以实现分离给植物供氧和给植物提供养分的功能。即,对于目前营养液栽培中最大的问题对根的供氧来说,一方面可以从空气中提供充分的氧气,一方面养分由隔着薄膜接触的营养液提供必要的程度。从而,本发明中,关于营养液的浓度、pH等管理和现有的营养液栽培相比自由度大大增加了。即本发明中,因为植物体通过薄膜和营养液物理分离,实质上植物体可以和营养液的管理无关。换言之,在栽培过程中营养液自己的交换和/或营养液的浓度、pH等管理变得非常容易。
进而,根据本发明,非常容易将植物体和营养液中的有害细菌相隔离。并且,从隔着薄膜接触的营养液提供水分因为对植物比较受抑制,从糖度考虑也可以改善植物品质。
(营养液的优点)
如上所述,作为植物生长发育必不可少的无机成分,主要成分能列举有氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S),微量成分有铁(Fe)、锰(Mn)、硼(B)、铜(Cu)、锌(Zn)、钼(Mo)。进而其他副成分有硅(Si)、氯(Cl)、铝(Al)、钠(Na)等。这些成分通常以离子形式提供,但是根据植物种类所要求各成分的量有不同,因而一般有必要根据植物来决定配混。而且,通过使用的水,有时必须考虑所含离子的量及调整浓度。
本发明营养液-植物体被薄膜分离,这样调整营养液组成也变得非常容易进行。例如植物体也可以连薄膜一起从第1营养液中提出分离,浸渍到具有其他组成的第2营养液中。
(营养液的浓度)
营养液的各成分浓度和总盐浓度对作物的生长和品质有很大影响。因而,营养液的浓度值控制是一个重要的问题。显然根据生长阶段、生长环境条件会有很大变化。
至今为止,在日本,最初调整时的成分组成在栽培中没有变化,不需要的物质没有累积是理想的,但在石棉等固体培养基,注液的培养液和排出液的组成、浓度不一定是一致的。在欧洲,称在培养基内存在的营养液为起始营养液,称每天注液的营养液为追肥营养液,两者有区别。今后,在栽培的各个阶段,有可能有必要改变营养液组成、浓度。
本发明中营养液-植物体被薄膜分离,这样营养液浓度的调整在上述营养液组成调整的同时也很容易进行。
(pH)
已知营养液的pH(氢离子浓度)随植物养分的吸收而变化,但同时也受植物体根的养分吸收能力的直接影响。在高pH(碱性侧)条件下有P、Ca、Fe、Mn的溶解度低的情况,也有不是以植物能吸收的离子方式存在的情况。另外,低pH(酸性侧)下会有发生Mn吸收过量的情况。因此,一般pH为5.5~6.5是适合的。营养液栽培中使用的营养液的pH变化主要是因为阳离子和阴离子的吸收不平衡。而且,由于受植物对硝酸态的氮(NO3 -)和铵态的氮(NH4 +)的任何一个优先吸收的影响,优先吸收NO3 -的话pH会上升,优先吸收NH4 +的话pH会降低。进而,由于从根的漏出、根的腐败,会生成醋酸、甲酸、丙酸等有机酸,营养液的pH值容易变化。
本发明中营养液-植物体被薄膜分离,营养液pH的调整和上述营养液组成的调整同样,能非常容易的进行。
(氧浓度)
一般,在植物体生长发育中,氧气供给是最重要的条件。特别的,高温时根的呼吸升高,氧气需求量增加,另一方面因为溶解氧浓度变低,会有缺氧的问题。发生氧气不足称为“根づまり”的现象,其结果是根腐败,产生氨,营养液的pH开始上升。根的氧气供给在水耕栽培中液体中的溶解氧,辅以直接与空气中的氧接触。通过溶液中的溶解氧的情况分为通过溶液表面和空气层接触进行自然溶解的情况,和液体循环时的瀑气或吸入的情况。直接和空气中氧气接触时,可以通过NFT的部分方式(营养液中止一段时间,根完全放在空气中)或石棉等方式来进行。
观察根的发育方式,只通过溶解氧的情况根毛基本不发达,环境适应性窄。与此相对,在利用空气中的氧气的情况下根毛发育良好,对环境变化的适应性高。因而,在充分提供了有机物的土壤的情况,土壤的团粒结构发达,在土壤中充分含有空气即氧气,所以栽培的植物的根上的根毛发达,对环境的适应性高。营养液栽培因为是以努力吸取该土壤栽培的优点、弥补土壤栽培的缺点为目标,特别对氧气供给要细心注意地处理。
在本发明中营养液-植物体被薄膜分离,这样对植物的氧气供给能有效地利用空气中的氧气,且因为土壤中的水分极少,所以与现有的地面栽培相比,容易度同等或以上。
(为了提高品质的营养液管理技术-高糖度)
最近,西红柿和甜瓜等果蔬类提出通过高品质化来增加高附加值。对于甜瓜的营养液栽培可以在收获前提高培养液浓度来使果实的糖度上升。对于西红柿通常是提高培养液浓度,或在培养液中加入食盐或者加入海水以提高渗透压,抑制植物体的吸水来得到高糖度。
在本发明中营养液-植物体被薄膜分离,因为对植物的水供给处于较为不足的状态,可以容易进行高糖度等的高品质化。
例如,在后述实施例15中示出了根据本发明体系的小西红柿的栽培实例,相对于通常小西红柿的糖度4~5,该例子中糖度能确认至少在7.0~8.4的水平。在实施例16中,根据本发明体系栽培的サニ-レタス、ルツコス和菠菜的Brix值和通常的方法相比较,任何一个都显示出高的Brix值。
(为了提高品质的营养液管理技术-特定成分的低含量化)
本发明中的营养液-植物体被薄膜分离,如上所述,因为非常容易调整营养液组成、浓度、pH等,下面特定成分的调整也能容易地进行。
(1)硝酸态氮 因为对于色拉和菠菜等叶菜其可食部分包括叶柄部分,所以含有高浓度的硝酸盐。硝酸盐和唾液反应变成亚硝酸盐,进而在消化过程中生成具有致癌性的亚硝胺物质。因此,在蔬菜中所含的硝酸含量是品质的重要标准之一,要求其低含量化。通过营养液管理降低植物体的硝酸态氮含量,首先可以在收获前数天内停止硝酸态氮的供给。
(2)草酸 在菜叶中特别是菠菜中公知草酸含量高。草酸不仅是有涩、辣味的成分,而且公知是引起尿道结石的物质,要求其低含量。例如,减少在营养液中的硝酸态氮,可以降低草酸的含量(但是一般有伴随一定程度的生长抑制的倾向)(克服或减轻营养液栽培的缺点)。
(1)一般的在营养液栽培中,初期的资本投资额较大。即,对于营养液栽培不仅要有温室、房子等园艺用设施,营养液栽培装置的设置也不可或缺,相比土耕栽培初期投资额较大。而且,有营养液的供液管理和环境控制等自动化的情况下,进一步各种控制器的投资也是必要的。
与此相对,本发明中营养液-植物体被薄膜分离,因为和薄膜接触的植物的根同时和土耕栽培中使用的基质接触,能发挥对营养液等环境变化的缓冲效果,环境控制等变得非常容易,因而可以显著降低设施成本。
(2)一般的,营养液栽培中,日常费用花费更多。即,营养液栽培比土耕栽培需要更多的肥料费和光热动力费。而且,除了培养液的分析、机器的维护,还有根据其方法需要使用结束的石棉和废液等废弃物处理方面的费用。
与此相对,本发明中营养液-植物体被薄膜分离,通过简化栽培环境,不仅可以降低上述设施成本,还可以显著降低日常费用。
(3)一般的,在营养液栽培中,难以进行培养液的管理。即,因为营养液栽培时比土耕栽培地下部分的缓冲能力小,容易受肥料成分和温度、氧气量等的影响。
与此相对,本发明中营养液-植物体被薄膜分离,如前面所述,根据用于土耕栽培用的土壤的缓冲能力,上述营养液的管理可以显著变容易。
(4)一般的,营养液栽培限于能引入植物(例如蔬菜)的种类。
与此相对,在本发明中营养液-植物体被薄膜分离,和现有的营养液栽培相比上述氧气供给更容易(实质上和地面栽培同等以上的氧气供给)和营养液管理更容易。可以适用的植物对象也得到扩大。
(5)进而,目前在只用有糖培养可以生长的幼苗栽培方法(例如通过组织培养栽培克隆苗等)中,在琼脂培养基等中添加葡萄糖,可以无菌的进行,但是有一些重大的问题。例如灭菌操作、无尘室的使用等高消费和从培养阶段向苗圃移送时含有葡萄糖的琼脂培养基的除去,由于水分环境的激变使成活率降低和苗的低品质化。
与此相对,在本发明中营养液-植物体被薄膜分离,因为葡萄糖等营养成分隔着薄膜提供给植物,且氧气能充分供给,通过薄膜能防止细菌的污染,所以完全消除了上述目前组织培养法的问题。
(营养液(水)的消费量)
一般的,营养液栽培中水的使用量多,对于夏季的西红柿每1天1株苗要消费数百ml到2L以上的水。实际在gerbera(ガ-ベラ)营养液栽培中测定的例子为1L/天·株。在一般的营养液栽培的场合,除了从表面向大气中的直接蒸发,为了要进行增加营养液中的溶解氧而增加和空气接触面的操作,水分消耗变多。
与此相对,根据本发明实例,如实施例19所示,在サニ-レタス和ルツコラ的栽培中营养液的消费量为0.015L/天·株,水消费量非常少。并且,因为水使用量少,可以期待减少肥料的损失。水使用量少从设备投资或日常费用方面来看有经济上的优越性。进而,根据本发明,可以将水和肥料使用量抑制在最小限度,除了成本低以外,能将使用结束后废液也抑制在最低限度,环境污染极小。
(营养液的再使用,抑制污染)
根据本发明的体系,因为营养液和土壤、根隔离,由根产生的分泌物和土壤引起的营养液污染变少,使用后的营养液几乎没有杂质,pH和营养液浓度的管理变得容易。实施例20中示出了观察数种蔬菜栽培后的营养液的污染程度的结果。该实施例20的任何一个例子使用后的营养液都澄清,基本保持了初始的透明。这里营养液处于用土壤被敷盖的薄膜覆盖的状态,几乎没有来自土壤侧的污染,或者从外界大气难以引入氧气,另外光也照不进来,因而认为连微生物和藻类都难以培育。因而,营养液的再使用时所必要的处理也容易且最小限度下的操作即可,再利用也容易。
而且,因为从营养液的土壤污染少,作为土壤使用不含肥料成分和其他杂质的材料,植物的根分泌的微量物质容易回收、定性、定量。
(接枝)
一般的,由于土壤中的疾病和线虫、或者低温和高温蔬菜发育困难的情况下,有在具有病虫害抵抗性、耐干湿性或耐寒耐暑性的台木上接枝栽培品种的穗木制成苗的情况。在西瓜、甜瓜、黄瓜、西红柿、茄子等蔬菜栽培中使用接枝进行的栽培法,西瓜占95%多,甜瓜、黄瓜、茄子为40~90%左右,西红柿为5~15%通过接枝栽培。
接枝后的作物的营养源基本上是从(台木的)根吸收无机营养和光合成,但是本发明中因为营养液-植物体被薄膜分离,直到在台木上完全结合穗木之间,可以隔着薄膜向要接枝的(或已接枝的)的植物提供葡萄糖等营养成分。另外,根据本发明体系制作的植物苗的根生长发育优良,根量也多,毛根发达,因此适于作为在接枝时使用的台木(木桩)。
(薄膜强度和离子透过性的关系)
一般认为,薄膜厚度变大,(由根等使薄膜破损的难度增大)营养液的透过性有减少的趋势。
根据本发明的体系,因为长期在薄膜上进行植物栽培,优选薄膜的长期耐久性(例如破损难度)高。提高薄膜耐久性的方法例如有通过复合、延伸等加工方法等改变薄膜种类,或者在同一种类时增加厚度的方法。对此,单独增加薄膜厚度的情况下离子透过性可能降低。
但是,据本发明人的见识,例如对于具有皮肤结构的薄膜即使厚度变厚,透过性也没有降低太多。例如对于溶剂·注塑,只对表面先干燥形成致密的膜(皮肤层),从而形成具有皮肤结构的薄膜。这时,皮肤结构以外的部分(薄膜内部)为相当多孔质的样子。根据本发明人的见识推测,“营养液的透过”在致密的皮肤层透过快,内部多孔质部分没有多大影响(即如果皮肤结构的厚度没有太大变化,即使薄膜的厚度变大,透过性也不会降低太多)。例如,使用后述的PVA薄膜时表明,即使厚度变厚,透过性也没有降低太多,非常适合。如后述的实施例21所示,为了提高薄膜强度,即使增加薄膜厚度,对于PVA薄膜的情况,肥料成分的离子透过性的目标0.5%盐水透过性没有大的变化,这是其优点。
该实施例21中,对于亲水性聚酯薄膜和PVA薄膜,薄膜厚度在20~75μm范围内改变,显示出0.5%盐水透过性(是肥料离子的薄膜透过性的目标)的试验结果。PVA薄膜的情况下薄膜厚度在25~65μm范围内改变时,盐水透过性几乎不变,根据本发明的体系的植物栽培中,非常有利。
(水分/离子透过性的薄膜厚度依赖性)
本发明中,上述薄膜在规定温度(27±3℃)下隔着该薄膜水和盐水(0.5质量%)相向接触时,在测定开始24小时后的水/盐水电导率(EC)之差表现出的水分/离子透过性优选具有特定的薄膜厚度依存性。该水分/离子透过性对薄膜厚度的依存性小的情况下,(例如从该薄膜的耐破损性增大的观点出发)即使增大薄膜的厚度,薄膜的水分/离子透过性也没有降的较低,能容易地谋求提高薄膜的耐破损性和维持水分/离子透过性的平衡。
更具体来说,在27±3℃下,隔着该薄膜使水和盐水相向接触时,测定开始24小时后水/盐水的电导率(EC)之差ΔEC24小时(dS/m),用薄膜厚度(μm)作为横轴绘制的图,其斜率ΔEC24小时(dS/m)/10μm(即每10μm厚度的ΔEC24小时变化量)优选在0.7以下,更优选在0.5以下(特别优选在0.3以下)。
在上述的薄膜透过度试验中,使用比较高的温度(27±3℃),但是该温度的目的只在于确认本发明中适合使用的薄膜,其他温度条件(例如实际栽培时的温度条件)没有任何限制。即本发明中,例如通过实际上省略温度调节,即使在比较低温的条件(冬季等)下也可以栽培植物体。
下面更具体地说明本发明。
[实施例]
除了上述情况外,下面使用的实验方法表示如下。
<水蒸发量的测定>
参照图10的断面模式图,使用上述的“竹笸箩碗装置”,在竹笸箩上敷上薄膜(200~260×200~260mm)后,加入土壤,种入植物的苗(1~2根)。在碗中加入水或规定浓度的肥料稀释液,在其上盖上竹笸箩。定期用托盘天平测定其重量,由减少的量测定液体的蒸发量。随时追加由蒸发减少的液体。
<生长过程的观察>
苗的生长过程是通过数字照片来进行观察的(数码照相机:佳能公司制造的IXY Digital 200a)。
<实验结束后的观察和测定>
实验结束后,从覆盖在根上面的薄膜内侧隔着薄膜或者除去薄膜,以根部分为中心进行照相。生长的苗的重量测定带着根秤量或者切断根秤量茎叶部分。
<pH的测定>
pH的测定通过后述的pH计来进行。在要测定的溶液中放入用标准液(pH为7.0)校正的pH计的传感部分,轻摇溶液本体,等值稳定后,读取LCD(液晶)显示部分显示的值。
<Brix%的测定>
Brix%的测定通过使用后述的糖量计(折射仪)来进行。用滴液吸移管对测定的溶液进行取样,滴加到糖量计的棱镜部分测定后,读取LCD的值。
<实验仪器等>
1.使用的仪器和装置
1)竹笸箩碗装置:竹笸箩的半径为6.4cm(底面面积约130cm2)
2)发泡苯乙烯制的トロ箱:尺寸为55×32×15cm等
3)托盘电子天平:最大秤量1Kg株式会社タニタ
4)弹簧式天平:最大秤量500g株式会社鸭下精衡所
5)柱标尺(post scale):ポストマン100丸善公司
6)电导计:Twin Cond B-173株式会社堀场制作所
7)pH计:pHパルTRANS Instruments(グンゼ产业)
8)糖量计(折射仪):PR201(株)アタゴ公司制造
2.使用的材料(土壤)
1)Supermix A:水分约70%加入微量肥料サカタ公司的品种
2)岩石纤维:栽培用的粒状棉66R(细粒)日东纺成分(%)SiO243,CaO 33,Al2O3 15,MgO 6,Fe2O3 1以下,MnO 1以下
3)蛭石:型号GSニツタイ公司(薄膜)
4)聚乙烯醇(PVA):40μm アイセロ化学
5)双轴拉伸PVA:ボブロン日本合成化学工业
6)亲水性聚酯、相同的带无纺布、相同的带衬布:12μmデユポン公司
7)玻璃纸
8)浸透的玻璃纸:横滨商事(株)
9)微孔性聚丙烯薄膜:PH-35(约40μm)德山
10)无纺布:シヤレリア(超级细纤维无纺布)旭化成公司(苗用品种)
11)サニ-レタス:レツドフアイヤ-タキイ种苗株式会社
12)三色紫罗兰:マキシムF-1株式会社サカタ的品种(肥料)
13)原液ハイポネツクス:株式会社ハイポネツクス
总氮量5.0%
内氨性氮1.95%,硝酸性氮0.90%
水溶性磷酸10.0%,水溶性钾5.0%,水溶性氧化镁0.05%
水溶性锰:0.001%,水溶性硼0.005%(其他)
14)伯方的盐:伯方盐业有限公司
100g中钠有37.5g,镁110mg,钙90mg,钾50mg
15)葡萄糖:葡萄糖100(株)イ-エスNA
实施例1
(液体肥料的效果)
使用图10的体系,研究ハイポネツクス原液浓度的效果。即,比较ハイポネツクス100倍稀释液、1000倍稀释液和水(管道水)的效果。
在大小约为20cm×20cm的薄膜(PVA)内放入作为土壤的约300ml的蛭石或岩石纤维。在该土壤内放置2株作为植物苗的サニ-レタス(主叶1枚多),每份土壤和溶液制成六种体系,浸渍到各自的溶液。这时溶液各使用300ml,以使薄膜(PVA)内的土壤浸渍约2cm深。实验在室内进行,日照自然。实验时的气温为约0~25℃,湿度为50~90%RH左右。
在栽培开始后13天后和35天后测定水分蒸发量和溶液的EC值。35天后还进行上述的“剥离试验”。
上述实验条件汇总表示如下。
1.实验
1)薄膜:40μm的PVA(アイセロ化学)200×200mm
2)苗:サニ-レタス主叶1枚多
3)土壤:蛭石(细粒)、岩石纤维66R
4)溶液:水、ハイポネツクス原液 100 倍稀释水溶液 1000倍稀释水溶液
5)器具:竹笸箩和碗的装置
6)放置场所:室内(没有控制温度湿度)
7)实验方法:在竹笸箩中隔着薄膜(200×200mm),加150g的蛭石(水分73%,干燥重量40g)、200g的岩石纤维(水分79%,干燥重量40g),栽入2棵苗。在碗中加入240~300g的水或营养液,再将竹笸箩放在上面。
8)时间:2002.10.29~12.42,在表1中表示上述实验的结果。
表1
EC:液体肥料追加前/追加后
图11~13为表示本实施例中获得的从栽培开始第35天的植物体状态的照片(任何一种土壤都是蛭石)。图11中作为隔着薄膜的溶液使用ハイポネツクス100倍稀释液,图12中使用ハイポネツクス1000倍稀释液,图13中使用水(管道水)。
而且,图14~16为表示本实施例中得到的从栽培开始第35天的薄膜内侧(溶液侧)观察根的状态的照片(任何一种土壤都是蛭石)。图14是隔着薄膜的溶液使用ハイポネツクス100倍稀释液的情况,图15是使用ハイポネツクス1000倍稀释液的情况,图16是使用水(管道水)的情况。
观察上述表1和照片,能理解本实施例中植物得到了良好的生长。使用ハイポネツクス100倍稀释液的情况比使用该ハイポネツクス1000倍稀释液的情况更能良好的生长。
(表1、图11和14)。而且,通过这些数据(例如100倍稀释-1000倍稀释-水的数据比较),可以容易理解植物在隔着薄膜的肥料溶液中得到生长必要的肥料成分。
实施例2
除了作为营养液使用的液体肥料的浓度为ハイポネツクス稀释1000倍、2000倍、3000倍,按照表2表示的项目以外,进行和实施例1相同的实验。
在竹笸箩中隔着薄膜加入200g土壤(水分79%,干燥重量40g),栽入2棵苗。在碗中加入240g水或肥料溶液,再将竹笸箩放在上面。
(实验时间:2002.10.30~12.4)
上述实验得到的结果表示如下。
表2
EC:液体肥料追加前/追加后(对实验结果的描述)
根据液体肥料的稀释倍数,植物生长的程度和实施例1中同样,浓度浓的进行生长,可以理解其能隔着薄膜吸收肥料成分。
实施例3
(蛭石/PVA液体肥料的效果)
使用蛭石/PVA的体系,比较水和ハイポネツクス1000倍稀释液的效果。除了在表3中所示的以外,进行和实施例1相同的实验。
在竹笸箩中隔着薄膜加入235g土壤(水分63%),栽入2棵苗。在碗中加入约250ml的水或肥料溶液,放上竹笸箩(实验时间:2002.10.22~11.25)
上述实验得到的结果汇总如下。
(表3)
EC:液体肥料追加前/追加后
剥离实验:使用柱标尺post scale(对实验结果进行描述)
肥料溶液的EC值相对于最初的0.5dS/m,在最终第35天降低为0.22dS/m,肥料明显得到了消耗(考虑水分蒸发的话,认为液体肥料的消耗量更大了)。
实施例4
除了使用蛭石作为土壤,带有黑色无纺布的亲水性聚酯作为薄膜,按照表4所示的项目以外,进行和实施例1相同的实验。
<蛭石/带无纺布的亲水性聚酯液体肥料的效果>
实验是在竹笸箩上隔着薄膜加入230g土壤(水分76%,干燥重量55g),栽入2棵苗。在碗中加入约200g的水或肥料溶液,再将竹笸箩放在上面。
根据上述实验得到的结果表示如下。
表4
(对实验结果的描述)
在第30天比较分别放在肥料溶液和水中的根和茎叶的重量,明显肥料溶液一方大,可以理解是吸收了肥料的缘故。
实施例5
除了使用岩石纤维(使用量:干燥重量为10、20、30g)作为土壤,按照表5所示的项目以外,进行和实施例1相同的实验。
<岩石纤维量的效果>
在竹笸箩上隔着薄膜加入50~150g的土壤(水分83%,干燥重量10、20、30g),栽入2棵苗。在碗中加入290~390g的水或肥料溶液,再将竹笸箩放在上面。(时间期间:2002.11.1~12.4)
上述实验得到的结果表示如下。
表5
剥离试验:使用弹簧秤(对实验结果进行描述)
在土壤量为10g的情况下第10天枯萎,认为是因为在根生长中水分不足而导致枯萎。因而,认为合适的土壤量是非常优选的。
实施例6
(各种薄膜之间的差别)
根据上述方法,使用各种薄膜观察在水中苗的生长情况。薄膜使用PVA、双轴拉伸PVA(ボブロン)、亲水性聚酯这三种总计5个样品。
在竹笸箩上隔着薄膜(260×260mm)加500ml的土壤,栽入2棵苗。在碗中加250ml的水,再将竹笸箩放在上面。时间期间:8月17日~9月14日。
表6
(对实验结果的描述)
带有无纺布的亲水性聚酯的水分蒸发量突出,认为包括从无纺布上的蒸发。
最终苗的叶片数其顺序为带有无纺布的亲水性聚酯≥PVA>亲水性聚酯≥ボブロン>带有衬布的聚酯。根的发育状况有同样的倾向。
实施例7
(盐水透过试验)
根据上述的<薄膜的盐/水透过试验方法>,进行各种薄膜的盐水透过实验。薄膜为PVA、ボブロン(双轴拉伸PVA)、亲水性聚酯、玻璃纸、PH-35、超细纤维无纺布(シヤレリア)这六种。
上述实验得到的结果表示如下。
表7
盐水侧EC(dS/m)
| 天 | PVA盐水 | ボブロン盐水 | 亲水性聚酯盐水 | 玻璃纸盐水 | PH-35盐水 | 无纺布盐水 |
| 0天 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 | 9 |
| 1天 | 6.2 | 8.2 | 5.8 | 5.3 | 9.1 | 4.7 |
| 2天 | 5.1 | 7.6 | 5.1 | 4.8 | 9 | 4.8 |
| 3天 | 5 | 7.5 | 5 | 4.8 | 9.1 | 4.9 |
| 4天 | 4.9 | 7.1 | 5 | 4.8 | 9 | 4.9 |
水侧EC(dS/m)
| 天 | PVA水 | ボブロン水 | 亲水性聚酯水 | 玻璃纸水 | PH-35水 | 无纺布水 |
| 0天 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 1天 | 3.7 | 1 | 3.8 | 4.2 | 0.2 | 3.8 |
| 2天 | 4.5 | 1.8 | 4.5 | 4.7 | 0.2 | 4.6 |
| 3天 | 4.8 | 2.2 | 4.8 | 4.7 | 0.2 | 4.8 |
| 4天 | 4.8 | 2.7 | 4.8 | 4.8 | 0.2 | 4.8 |
上述数据以图表化的形式示于图18中。
(对实验结果的描述)
6种薄膜中,PH-35未确认有盐水的透过。其他薄膜中,超细纤维无纺布可以完全透过水和盐,PVA、亲水性聚酯和玻璃纸也较快地发生盐的透过。虽然ボブロン的盐透过速度小,但是在第4天盐水系和水系的EC值之差变成在4.5以内。
实施例8
(葡萄糖透过试验)
根据下述<葡萄糖透过试验>方法,进行各种薄膜的葡萄糖透过实验。薄膜为PVA、ボブロン(双轴拉伸PVA)、玻璃纸、浸透玻璃纸、PH-35这5种。
<葡萄糖透过试验>
使用上述的竹笸箩碗装置,在碗中加入150g的5%的葡萄糖水溶液(50g葡萄糖/1000ml的水),在竹笸箩上覆盖上200×200mm的薄膜,加入150g的水,再放在碗上。测定其各自的浓度和重量随时间的变化。
<浓度测定>使用糖量计(折射仪)测定Brix%。Brix%为蔗糖溶解在水中时的重量%的单位,例如在100g中溶解10g的蔗糖的溶液为Brix10%。
上述实验得到的结果表示如下。
上述数据以图表化的形式示于图19中。
(对实验结果的描述)
在5种薄膜中,除了ボブロン、PH-35,PVA、玻璃纸和浸透玻璃纸在从实验开始第3天左右,葡萄糖系和水系的Brix值之差在1以内,判断葡萄糖透过薄膜。
实施例9
(耐水压实验)
基于JIS L1092(B法)的试验,进行200cmH2O的耐水压试验。
实验结果
薄膜种类 耐水压(cmH2O)
PVA薄膜(40μm) 200以上
双轴拉伸PVA(ボブロン) 200以上
玻璃纸 200以上
亲水性聚酯 200以上
超细纤维无纺布 0
实施例10
(PVA和超细纤维无纺布的比较)
在下面的条件下栽培植物,用手从获得的薄膜(PVA薄膜和无纺布的、和植物根接触的薄膜)剥离根。
<实验条件>
器具:竹笸箩-碗装置
薄膜:PVA(200×200mm),
超细纤维无纺布(丙烯酸系)シヤレリア(旭化成社)(160×170mm)
土壤:蛭石
苗:サニ-レタス
溶液:ハイポネツクス1000倍稀释液
时间期间:2002.9.29~10.31
在图20~22的照片中表示剥离后的薄膜状态。图20为无纺布的背侧。在无纺布的背侧观察到根突出。图21为无纺布的表(土壤)侧,即使除去土壤根也残留。像这样,根在薄膜或布背侧突出的情况下,是所谓的贯通根状态,不适合于本发明的栽培。
对此,图22表示PVA薄膜的背侧。因为PVA薄膜是透明的,可以观察到该薄膜的表里没有剩下根。
实施例11
(pH的测定)
在トロ箱(30×22×8cm)中加入1.3L的300倍稀释的ハイポネツクス溶液(EC:1.37),在其上覆盖PVA薄膜(48×40cm)。在PVA薄膜上加入2cm深的土壤(Supermix A),栽入12棵サニ-レタス(3片叶子)的苗。在不升温的室内(11月12日~12月25日)中培育,定期测定溶液的EC值和pH值。这期间,完全不从上面进行对水和溶液的补充。
上述实验得到的结果表示如下。
表9
| 天数 | EC(dS/m) | pH |
| 0 | 1.37 | 7.2 |
| 8 | 1.35 | |
| 15 | 1.34 | |
| 22 | 1.31 | 6.3 |
| 29 | 1.24 | 6.3 |
| 36 | 1.10 | 5.9 |
| 43 | 0.99 | 4.2 |
在图23、24中表示生长状况的照片。图23为苗栽培时的照片,图24为第43天的照片。
(对实验结果的描述)
pH为,相对于第0天的7.2,在第43天降低为4.2。一般,因为莴苣优先吸收氮肥的氨态氮,消耗了氨态氮,pH降低了,从本实验结果也认为氨态氮得到的消耗。EC值也随时间降低,证明肥料的吸收,从图23和图24的比较能理解苗的生长。
实施例12
和实施例7同样使用竹笸箩-碗装置(竹笸箩的半径为6.4cm,容量为130cm3),在竹笸箩上覆盖20×20cm的薄膜,加入150g的纯水,在碗侧加入150g营养液,用サランラツプ包起来。在取样时间3、6、12、24、36、48、72小时准备7个容器,经过规定时间后用取样容器收集各100ml。各样品中进行主要肥料成分的分析。
1)透湿薄膜:PVA薄膜25μm(日本合成化学工业(株)制造),亲水性聚酯20μm(デユポン公司制造)
2)水:蒸馏水(和光纯药工业(株)制造),营养液肥料:大冢室内1号1.5g/L,2号1g/L(大冢化学(株)制造)
3)分析方法
a)铵离子、硝酸离子和硫酸离子:通过离子色谱图法来分析(分析的详细内容参见“水的分析”第4版,日本分析化学会北海道支部编,并由其化学公司发行,1997年7月20日,使用第3章水的分析中的分析法3.7.3离子色谱法(P125~129)。)
b)磷、钾、钙和镁:通过ICP(发光分光分析)法分析(分析详细内容可以参见“水的分析”第4版,日本分析化学会北海道支部编,并由其化学公司发行,1997年7月20日,第13章和微量污染物质相关的分析法13.10 ICP(P478~480))。
主要成分的氨性氮(NH4-N)、硝酸性氮(NO3-N)、磷酸(P2O5)、钾(K2O)、钙(CaO)、镁(MgO)和硫(SO4),在表10~表16中表示其薄膜透过性随时间的变化,以及和这些数据对应的图表示于图25~图31中。
如上述表和图所示,关于肥料的薄膜透过性,虽然根据肥料的成分不同其透过速度有差异,但是主要成分氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)和硫(S)都能透过。
(表10)
氨性氮 单位:ppm
| 时间hrs | 亲水性聚酯水 | 亲水性聚酯营养液 | PVA水 | PVA营养液 |
| 0 | 0 | 24.9 | 0 | 24.9 |
| 3 | 5.2 | 20.2 | 4.4 | 17.8 |
| 6 | 7.2 | 18.8 | 5.1 | 17.7 |
| 12 | 9.7 | 15.7 | 7.9 | 15.2 |
| 24 | 12.2 | 12.9 | 9.5 | 12.3 |
| 36 | 12.9 | 12.5 | 10.6 | 9.9 |
| 48 | 13.9 | 11.6 | 10.5 | 5.3 |
| 72 | 13.6 | 11.7 | 10.6 | 10.2 |
(表11)
硝酸性氮 单位:ppm
| 时间hrs | 亲水性聚酯水 | 亲水性聚酯营养液 | PVA水 | PVA营养液 |
| 0 | 0 | 237.9 | 0 | 237.9 |
| 3 | 29 | 211.4 | 42.4 | 215.1 |
| 6 | 42.3 | 197.3 | 51 | 199.8 |
| 12 | 59.5 | 179.6 | 72.9 | 174.1 |
| 24 | 82.9 | 155 | 90.9 | 153.5 |
| 36 | 90.3 | 148.2 | 109.8 | 58.1 |
| 48 | 106.5 | 137.8 | 116.2 | 130 |
| 72 | 106.5 | 131 | 120.1 | 122.2 |
(表12)
磷酸 单位:ppm
| 时间hrs | 亲水性聚酯水 | 亲水性聚酯营养液 | PVA水 | PVA营养液 |
| 0 | 0 | 144.7 | 0 | 144.7 |
| 3 | 5.8 | 140.4 | 4.9 | 135.4 |
| 6 | 10.7 | 129.2 | 6.7 | 137.4 |
| 12 | 20.3 | 117.6 | 17 | 124.6 |
| 24 | 34.5 | 103.7 | 29.3 | 109.7 |
| 36 | 41.1 | 97.1 | 41.8 | 102.9 |
| 48 | 50.5 | 88.5 | 49 | 86.6 |
| 72 | 60.1 | 80.8 | 61.1 | 79.4 |
(表13)
钾 单位:ppm
| 时间hrs | 亲水性聚酯水 | 亲水性聚酯营养液 | PVA水 | PVA营养液 |
| 0 | 1 | 434.6 | 0 | 434.6 |
| 3 | 68.8 | 371.2 | 83.4 | 338.1 |
| 6 | 103.3 | 317.3 | 96.2 | 333.6 |
| 12 | 152.2 | 271.5 | 140.5 | 286.1 |
| 24 | 207.2 | 218.6 | 170.7 | 249.7 |
| 36 | 214.3 | 205 | 196.5 | 241 |
| 48 | 231 | 183.6 | 203.5 | 219.2 |
| 72 | 233.6 | 191.4 | 207.3 | 215.9 |
(表14)
钙 单位:ppm
| 时间hrs | 亲水性聚酯水 | 亲水性聚酯营养液 | PVA水 | PVA营养液 |
| 0 | 0 | 246.7 | 0 | 246.7 |
| 3 | 6 | 243.4 | 20.6 | 228.6 |
| 6 | 11 | 231.8 | 28.6 | 218.2 |
| 12 | 20.1 | 222.4 | 48.3 | 198.9 |
| 24 | 37.8 | 205.2 | 69.6 | 178.9 |
| 36 | 46 | 193 | 92.5 | 160.6 |
| 48 | 62 | 178.2 | 103.2 | 144.2 |
| 72 | 82.4 | 160.8 | 116.3 | 134.1 |
(表15)
镁 单位:ppm
| 时间hrs | 亲水性聚酯水 | 亲水性聚酯营养液 | PVA水 | PVA营养液 |
| 0 | 0 | 76.9 | 0 | 76.9 |
| 3 | 0.5 | 75.9 | 4.1 | 72 |
| 6 | 1.9 | 73.9 | 6.2 | 69.1 |
| 12 | 4.4 | 70.6 | 12.3 | 64.1 |
| 24 | 9.4 | 66 | 17.9 | 56.9 |
| 36 | 11.3 | 62.4 | 24.1 | 52.1 |
| 48 | 15.5 | 57.8 | 27.9 | 46.1 |
| 72 | 21.4 | 53 | 32.5 | 41.9 |
(表16)
硫 单位:ppm
| 时间hrs | 亲水性聚酯水 | 亲水性聚酯营养液 | PVA水 | PVA营养液 |
| 0 | 0 | 161.3 | 0 | 161.3 |
| 3 | 0 | 159.2 | 0 | 163.6 |
| 6 | 0.6 | 156.7 | 0 | 156.6 |
| 12 | 6.9 | 153.8 | 2.9 | 158 |
| 24 | 14.2 | 138.3 | 14 | 142.1 |
| 36 | 11.4 | 129.8 | 22.2 | 133 |
| 48 | 35.3 | 122.3 | 25 | 128.8 |
| 72 | 47.4 | 112.5 | 46.7 | 110.1 |
实施例13
和实施例11一样,在发泡苯乙烯制造的トロ箱中加入营养液,在表面覆盖上薄膜,在其上面加入0.2~0.3g/cm2的蛭石。在蛭石中含有约70%的水分,作为覆盖土壤表面的多层薄膜使用铝箔(アルミホイル),栽入ルツコラ的幼苗。经过实验期间后,观察生长发育的状况和测定植物体的重量。
[实验条件和结果]
表17
| 薄膜种类 | PH-35 | PVA |
| トロ箱尺寸(cm) | 30×21×10 | 50×30×10 |
| 营养液(EC:1.7) | 1L | 2L |
| 追加营养液的量 | 0 | 2L |
| 载入的苗(4/17插种) | ルツコラ4棵 | ルツコラ4 |
| ルツコラ重量(g)(4棵平均) | <1 | 13.1 |
薄膜:PH-35(约40μm)((株)トクヤマ制造)、微孔聚丙烯薄膜,PVA40μm(アイセロ化学(株)制造)
土壤:蛭石(昭和蛭石(株)制造)
多层薄膜:铝箔(アルフアミツク公司制造)
营养液:マツザキ1号6g/8L,マツザキ2号4g/8L((株)マツザキアグリビジネス制造)
实验期间:2003年5月9日~6月4日,在表17中表示生长发育后的植物体重量,在图32~图33中表示生长发育情况。微孔聚丙烯中生长发育明显差,虽然从营养液一侧有水分透过,但是肥料成分不透过。
实施例14
和实施例11一样,在30×22×8cm的トロ箱中加入1.3L作为营养液的ハイポネツクス原液(N:5%,P:10%,K:5%)((株)ハイポネツクス日本制造)的300倍稀释水溶液(EC:1.37),上面浮着40μm的PVA薄膜(アイセロ化学(株)制造)48×40cm。
在薄膜上加上深2cm的土壤Supermix A((株)サカタ的品种),栽入12棵サニ-レタス幼苗(主叶3片)。在乙烯软管中(不控制温度和湿度)于2002.11.12~2003.1.11生长60天。然后,以和根一体化的PVA薄膜作为试料,对根界面用光学显微镜(倍率:10~100倍)进行照相。
[样品的前处理和观察]
1)用乙醇使试料脱水
2)包埋在亲水性树脂“テクノビツト”(应研商事(株)制造)中
3)用玻璃刀切成厚3μm的薄片,放在玻璃板上干燥
4)在0.1%的甲苯胺蓝中染色15分钟
5)在水洗下的器皿中用70%的乙醇溶液对过剩的染色部分进行脱色(分别)
6)用乙醇脱水后加入二甲苯中,然后封入盖玻片中
7)在光学显微镜下从10倍到100倍进行观察
(需说明的是,关于上述试料的前处理和观察方法的详细内容可以参见例如应研商事株式会社的主页(http//www.okenshoji.co.jp/)的“低温聚合树脂テクノビツト”一项中的详细试验方法。)
用光学显微镜观察的结果示于图34中。如图34所示,根细胞在PVA薄膜面上没有间隙地配置,观察到PVA薄膜和根成一体化的样子。
实施例15
小西红柿(mini tomato)的栽培(糖度的测定结果)
和实施例11相同,在发泡苯乙烯制造的トロ箱(内容积11L)中加入2.2L营养液,用40μm厚的PVA薄膜覆盖其表面。上面敷上0.6g/cm2的蛭石,通过在蛭石中加入管道水调整水分到75%(水/蛭石=75/25的比例),作为栽培床。种植小西红柿,在乙烯软管中培育。
实验条件和结果
薄膜:PVA40μm(アイセロ化学(株)制造)
使用的土壤:蛭石(ニツタイ(株)制造)
营养液:ハイポネツクス((株)ハイポネツクス日本制造)500倍稀释液(EC:1.28)
5/20(栽培开始后34天)追加2L,6/16(栽培开始后61天)追加2L。
苗:小西红柿
栽培期间:2003年4月16日~6月29日
测定日 系列No. 重量(g) 糖度
6/15 1 13.3 7.6
2 13.2 7.6
6/23 1 7.2 8.2
2 4.2 8.4
8.4 7.0
6/25 2 8.4 8.0
6/29 2 8.4 7.8
(糖度测定:便携折射仪ATC-1((株)アタゴ制造)
[比较市售产品]7/9(测定日)
短西红柿(piccolo tomato)(爱知县あつみ)
154g/13个 糖度4.6
如上所述,相对于通常的(市售)小西红柿糖度为5左右,本实施例中可以确认其糖度达到7.0~8.4的水平。
实施例16
1.サニ-レタスBrix%测定结果
在发泡苯乙烯制造的トロ箱(内容积为5.3L)中加入2L营养液,在表面覆盖上40μm的PVA薄膜。在它们上面加入深约2cm的土壤,调整水分至约75%,作为栽培床。用铝箔覆盖土壤表面,植入2棵サニ-レタス幼苗,在乙烯软管中生长发育。
[试验条件和结果]
薄膜:PVA40μm(アイセロ化学(株)制造)
土壤:1)蛭石(昭和蛭石(株)制造)0.3g/cm2
2)Supermix A((株)サカタ的品种)0.9g/cm2
3)萨摩(地名)浮石(エスペツクミツク(株))0.9g/cm2
苗:サニ-レタス(4/10播种)主叶2片多
多层薄膜:铝箔(アルフアミツク(株)制造)
营养液:マツザキ1号6g/8L,マツザキ2号4g/8L((株)マツザキアグリビジネス制造)
EC:1.7
表18
| 土壤 | 蛭石 | Supermix A | 萨摩浮石 |
| 茎叶Brix% | 2.8、3.0 | 3.2、3.2 | 2.6、3.0 |
比较市售的サニ-レタス(长野产水耕栽培)
Brix%0.5(Brix%测定:便携折射仪ATC-1E((株)アタゴ制造)
如表18所示,对于任何一种土壤,和比较的市售品相比都表现出高的Brix值。
2.ルツコラBrix%测定结果
用厚0.15mm的水耕膜包覆发泡苯乙烯制造的容器(内容积:宽60cm×深15cm×长约3m),制成栽培用的池。在池中加入营养液,覆盖上薄膜,在上面放置厚约2cm的土壤,作为栽培用的床。土壤水分控制在约70%,栽入幼苗,观察抑制水分蒸发用的多层薄膜的有无对植物的生长发育状况的影响。
[试验条件和结果]
薄膜:PVA40μm(アイセロ化学(株)制造)
土壤:蛭石(昭和蛭石(株)制造)
多层薄膜:有无铝箔(アルフアミツク(株)制造)
营养液:マツザキ1号6g/8L,マツザキ2号4g/8L((株)マツザキアグリビジネス制造)
EC:1.3 45L试验期间:2003年5月19日~6月14日
表19
| 土壤 | 蛭石 | 蛭石 |
| 多层薄膜 | 铝箔 | 无 |
| 载入苗(5/3播种) | ルツコラ4棵 | ルツコラ4棵 |
| 植物体重量(g)(4棵平均) | 16.3 | 6.3 |
| 植物体茎叶Brix% | 3.8 | 5.1 |
比较(用市售营养液栽培)
Brix%2.6
(Brix%测定:便携折射仪ATC-1E((株)アタゴ制造)
可以知道通过控制从土壤表面的水分蒸发能控制植物的生长发育状况和植物茎叶的Brix值(营养价值的目标)。
Brix%从有多层薄膜的3.8增大到没有多层薄膜的5.2。
如表19所示与比较例的市售营养液栽培产品比较,任何一个实施例的一方Brix%高,特别是没有水分抑制大的多层薄膜这一方数值高。
3.菠菜Brix测定结果
测定在实施例17中栽培的冬季升温、不升温的菠菜的Brix%。
(Brix%测定:便携折射仪ATC-1E((株)アタゴ制造)
条件 Brix(%)
不升温(冬季) 6.2
升温(19℃) 4
比较(用市售营养液栽培) 2.2
和市售水耕栽培的菠菜相比较,不升温、升温的都有高的Brix%。特别是因为不升温的情况水分抑制强,其Brix%更高。
实施例17
1.冬季保温的效果
在发泡苯乙烯制造的トロ箱(内容积:约26L)中设置18×28×7.5cm的竹笸箩。在竹笸箩中撑起薄膜,覆盖上厚约2cm的土壤,制成栽培用的床。在トロ箱中加入20L的营养液,用水槽用加热器加热到19℃。在土壤中栽入幼苗,观察升温或不升温下植物的生长状况。
试验条件和结果
表20
| 升温 | 有(19℃) | 无 |
| 栽入的苗 | 菠菜12棵 | 菠菜12棵 |
| 植物体重量(g)(平均) | 7 | <2 |
薄膜:PVA40μm(アイセロ化学制造)
土壤:Supermix A(水分70%)((株)サカタ的品种)
苗:菠菜(デインプル,(株)サカタ的品种)
营养液:新型ハイポネツクス原液((株)ハイポネツクス日本公司制造)
稀释水溶液EC:2.8
水槽用加热器:150W(コトブキ工艺公司制造)
试验期间:2002年12月28日~2003年2月16日(横滨市)
2.夏季冷却的效果
在发泡苯乙烯制造的トロ箱(内容积:约15L)中撑起薄膜,放置深约2cm的水分约70%的土壤,制成栽培用的床。在トロ箱中加入4~6.5L的营养液,用冷却装置循环冷却到20℃。在土壤中栽入幼苗,观察冷却或不冷却下植物的生长状况。
实验条件和结果
表21
| 冷却 | 有(20℃) | 无 |
| 载入的苗(播种6/11) | 菠菜7棵 | 菠菜7棵 |
| 营养液量(L)(6/23)追加(7/26) | 6.52 | 42 |
| 多层薄膜 | 有 | 有 |
| 植物体重量(g)(7棵平均) | 8.5 | 6.7 |
薄膜:PVA40μm(アイセロ化学制造)
多层薄膜:シルバ一マルチ30μm(东罐兴产(株)制造)
土壤:蛭石(昭和蛭石(株)制造)
苗:菠菜(おかめ,タキイ种苗(株))
营养液:マツザキ1号6g/8L,マツザキ2号4g/8L((株)マツザキアグリビジネス制造)
EC:2.7
冷却装置:Rei Sea LX-502CX型((株)レイシ-制造)
试验期间:2003年6月23日~2003年8月5日
3.结果汇总
表20、21的结果通过图35~38中栽培时和栽培结束时的生长状况的照片来表示。1棵植物体的平均重量在冬季、不加热时为2g以下,增加到加热时的7g,夏季、不冷却时的6.7g增加到冷却时的8.5g。
菠菜生长适宜的温度为15~20℃,但是在严寒期时不加热、在盛夏期时不冷却整体环境,只对根周围进行加热或冷却在适宜温度范围内,可以确认能显示出良好的生长状况。
实施例18
和实施例16的2一样,用厚2mm的供水薄膜包覆发泡苯乙烯制造的容器(内容积:宽60cm×深15cm×长约3m),作为栽培用的池。在池中加入营养液,用薄膜覆盖表面,在其上面覆盖厚约2cm的土壤,作为栽培用床。
在土壤中添加水分,栽入幼苗,在有或无能抑制水分蒸发的多层薄膜铝箔下观察植物的生长状况。
[实验条件和结果]
薄膜:PVA40μm((株)アイセロ化学制造)
土壤:蛭石((株)昭和蛭石制造)
多层薄膜:有无铝箔(アルフアミツク(株)制造)
营养液:マツザキ1号6g/8L,マツザキ2号4g/8L((株)マツザキアグリビジネス公司制造)
EC:1.3 45L
实验期间:2003年5月19日~6月14日
表22
| 土壤 | 蛭石 | 蛭石 |
| 多层膜 | 铝箔 | 无 |
| 载入的苗(5/3播种) | ルツコラ4棵 | ルツコラ4棵 |
| 植物体重量(g)(4棵平均) | 16.3 | 6.3 |
| 植物体茎叶Brix% | 3.8 | 5.2 |
表23
| 土壤 | 萨摩浮石(浮石) | 萨摩浮石(浮石) |
| 多层膜 | 铝箔 | 无 |
| 载入的苗(5/3播种) | サニ一レタス4棵 | サニ一レタス4棵 |
| 植物体重量(g)(4棵平均) | 13.7 | 7.0 |
| 植物体茎叶Brix% | 3.0 | 3.6 |
如表22和表23所示,对于ルツコス/蛭石体系,植物体的重量从没有多层膜的6.3g增加到有多层膜的16.3g。另一方面,对于サニ-レタス/浮石体系,植物体重量从没有多层膜的7g增加到有多层膜的13.7g。图39、40中表示在有或无多层膜下ルツコス和サニ-レタス的生长状况。
通过改变土壤的种类、植物的种类的上述试验可以判断通过控制从土壤表面的水分蒸发,可以控制植物的生长。
实施例19
和实施例16的2相同,用厚2mm的供水薄膜包覆发泡苯乙烯制造的容器(内容积:宽60cm×深15cm×长约3m),制成栽培用的池。在池中加入营养液,用薄膜覆盖表面,在其上面覆盖厚约2cm的土壤,制成栽培用床。
在土壤中添加水分,栽入幼苗,使用シルバ-多层膜作为多层薄膜,使植物生成发育,测定营养液的消耗量。
保持营养液的面积:60cm×310cm
营养液:マツザキ1号6g/8L,マツザキ2号4g/8L((株)マツザキアグリビジネス制造)
EC:2.7 52L
薄膜:PVA厚40μm,宽1m,长4m(アイセロ化学制造)
土壤:蛭石(昭和蛭石(株)制造)深约2cm
多层薄膜:シルバ一多层膜厚30μm、宽95cm、长3.1m(东罐兴产(株)制造)
苗:14棵ルツコラ,14棵サニ-レタス
试验期间:2003年6月15日~7月9日
[结果]
初期(6/15) 最终(7/9)
营养液量(L) 52 42
营养液的消耗量(L) 10 0.015L/苗1棵·天
实施例20
在本发明的体系下(实施例15或17的2的方法)观察植物生成发育后营养液的污染状况。图41~图43中表示小西红柿、ルツコラ/サニ-レタス和菠菜栽培时营养液的照片,任何一个都非常澄清。
1.小西红柿
在发泡苯乙烯制造的トロ箱(内容积11L)中加入2.2L的营养液,用40μm的PVA薄膜覆盖其表面。在其上覆盖上0.6g/cm2的蛭石,调整其水分为约70%,制成栽培用的床。栽入小西红柿的苗,在乙烯软管中培育。
[试验条件]
薄膜:PVA40μm(アイセロ化学)
使用的土壤:蛭石(ニツタイ(株)制造) 0.6g/cm2
营养液:ハイポネツクス原液((株)ハイポネツクス日本)的500倍稀释液(EC:1.28) 以5/20追加2L
苗:小西红柿
栽培期间:2003年4月16日~6月29日
图41中,表示栽培开始后第39天的营养液的照片。
2.サニ-レタス、ルツコラ的栽培
在发泡苯乙烯制造的トロ箱(内容积15L)中加入4L的营养液,用40μm的PVA薄膜覆盖其表面。在其上覆盖上0.3g/cm2的蛭石,调整其水分为约70%,制成栽培用的床。栽入ルツコラ、サニ-レタス的苗,在乙烯软管中培育。
[试验条件]
薄膜:PVA40μm(日本合成化学工业(株)制造)
使用的土壤:蛭石(昭和蛭石(株)制造)
营养液:マツザキ1号,2号((株)マツザキアグリビジネス制造)
EC:2.7
苗:サニ-レタス、ルツコラ各3株
栽培期间:2003年6月27日~7月13日
图42中,表示栽培开始后第20天的营养液的照片。
3.菠菜的载培
在发泡苯乙烯制造的トロ箱(内容积15L)中加入4L的营养液,用40μm的PVA薄膜覆盖其表面。在其上覆盖上0.3g/cm2的蛭石,调整其水分为约70%,制成栽培用的床。敷上多层薄膜,栽入菠菜幼苗,在乙烯软管中培育。
[试验条件]
薄膜:PVA40μm(日本合成化学工业(株)制造)
使用的土壤:蛭石(昭和蛭石(株)制造)
多层膜:シルバ一多层膜30μm(东罐兴产(株)制造)
营养液:マツザキ1号,2号((株)マツザキアグリビジネス制造)
EC:2.7
苗:菠菜“おかめ”(タキイ种苗公司)7株
栽培期间:2003年6月23日~8月5日
图43中,表示栽培开始后第43天的营养液的照片。
实施例21
和实施例7一样,使用竹笸箩碗装置(竹笸箩的半径为6.4cm、容量为130cm3),在竹笸箩上加上20×20cm的薄膜,加入150g管道水,在碗一侧中加150g盐水,用サランラツプ包裹,于室温下放置。每隔一定时间取样,对水侧(竹笸箩)和盐水侧(碗)的营养液进行充分的搅拌后,用滴液吸移管取样,测定EC值。
1)透湿薄膜:使用厚度不同的亲水性聚酯薄膜(デユポン公司制造)和PVA薄膜(日本合成化学工业(株)制造)
亲水性聚酯K06-20μm、K06-40μm、CRP06-75μm(デユポン公司制造)、PVA#2500(25μm)、#4000(40μm)、#6500(65μm)(日本合成化学工业(株)制造)
2)0.5%盐水:在管道水中溶解0.5重量%的“伯方盐”(伯方盐业(株)制造)。
伯方盐:在100g中含有37.5g的钠、110mg的镁、90mg的钙、50mg的钾
3)实验方法
电导率计:使用Twin Cond B-173((株)堀场制作所),在电导率计的测定部位加上少量用滴液吸移管取样的溶液,测定电导率EC(ds/m)。
实施期间:2003年8月26日~31日
在表24和图44中表示亲水性聚酯薄膜的结果,在表25和图45中表示PVA薄膜的结果。
由上述图44和图45可以判断亲水性聚酯薄膜和PVA薄膜在水侧的EC值都增加,在盐水侧的EC值都减少,两者的值随时间收敛到相同的值。是亲水性聚酯薄膜的情况下,在膜厚20~75μm的范围内,水侧EC值的增加速度和盐水侧EC值的降低速度随厚度的增加而变慢,即对0.5%盐水的透过性大大降低。另一方面,是PVA薄膜的情况下,在膜厚为25~65μm的范围内,即使厚度增加,对0.5%盐水的透过性也几乎不变。
亲水性聚酯 单位:dS/m
(表24)
时间 K06-20 K06-20 K06-40 K06-40 CRP06-75 CRP06-75
hrs 水 盐水 水 盐水 水 盐水
0 0.15 9.1 0.15 9.1 0.15 9.1
3 0.94 8.5 0.7 8.7 0.28 8.9
6 1.64 7.7 1.19 8.1 0.43 8.8
15.5 3 6.4 2.4 7.1 0.82 8.5
24 3.9 5.7 3.1 6.3 1.19 8.1
36 4.4 5.2 3.9 5.6 1.61 7.7
48 4.6 4.9 4.2 5.2 2 7.3
72 4.8 4.8 4.6 5 2.8 6.7
96 4.8 4.9 4.8 4.9 3.3 6.3
120 4.8 4.9 4.8 4.9 3.7 5.9
PVA 单位:dS/m
(表25)
时间 #2500 #2500 #4000 #4000 #6500 #6500
hrs 水 盐水 水 盐水 水 盐水
0 0.15 9.1 0.15 9.1 0.15 9.1
3 1.69 7.8 1.79 7.7 1.63 7.9
6 3 6.7 2.9 6.6 2.7 6.9
15.5 4.1 5.6 4.1 5.5 4 5.7
24 4.6 5.1 4.5 5.1 4.5 5.2
36 4.7 4.9 4.7 4.9 4.7 4.9
48 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8
72 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8
96 4.9 4.9 4.8 4.8 4.9 4.9
120 4.9 4.9 4.9 4.9 4.9 4.9
实施例22
在发泡苯乙烯制造的トロ箱中加入营养液,用薄膜覆盖其表面。在薄膜上播种用下述前处理方法处理的种子,用シルバ一多层膜覆盖トロ箱,放置于室内的窗边。在第2天除去シルバ一多层膜,用赛纶(旭化成(株)制造)包覆,见光,观察第4天的生长状况。
在实验No.2中,在PVA薄膜上重叠糊窗纸,在上面播种种子。实验条件示于表26中。
[实验条件和结果]
表26
| No.1 | No.2 | |
| 薄膜 | PVA | PVA+糊窗纸 |
| トロ箱尺寸(cm) | 30×21×8 | 30×21×8 |
| 营养液(EC:1.5) | 2L | 2L |
| 种子 | ルツコラ、ブロツコリ一 | ルツコラ、ブロツコリ一 |
| 种子的前处理条件 | 1)~4) | 1)~4) |
薄膜:PVA40μm(日本合成化学工业(株)制造)
糊窗纸:纯色纸浆(85%)、人造丝(10%)、粘合剂(5%)((株)エルホ-ム制造)
多层膜:ポリシルバ一マルチ30μm(东罐兴产(株)制造)
营养液:大塚ハウス1号、2号(大塚化学(株))营养液EC:1.5
实验期间:2003年9月6日~9月10日
种子的前处理条件:
1)无处理(照原样种植种子,用喷雾器轻微地喷洒水分)
2)在水中浸渍30分钟
3)在园艺用的活力剂メネデ-ル((株)メネデ-ル化学研究所制造)的100倍稀释水溶液中浸渍30分钟
4)在微生物土壤改良材料EM1((株)EM研究所制造)的1000倍稀释水溶液中浸渍30分钟
上述获得的植物体生长发育4天后的照片表示于图46和图47中。如这些图所示,可以判断No.1(单独使用PVA薄膜)和No.2(使用在PVA薄膜上重叠糊窗纸)任何一种都充分地发芽、生长发育。
实施例23
在塑料制造的箱(30×22×5cm)中加入2L营养液(EC:2.0dS/m),覆上PVA薄膜(40×32cm),覆盖上多层膜。
将多层薄膜切割成10cm的间隔,在该空隙中栽入6棵サニ-レタス的幼苗(种入ト-ホク公司制造的种子后第34天,3~4个主叶),观察其后的植物生长状况。
[试验条件和结果]
薄膜:PVA40μm(日本合成化学(株)制造)
多层膜:ポリシルバ一マルチ(东罐兴产(株)制造)
营养液:大塚ハウス1号1.5g/L、2号1g/L(大塚化学(株))
EC:2.02L
试验期间:2003年12月8日~12月30日
如图49A和49B的照片所示,即使在不存在土壤或类似物质的情况下,也能观察到苗的生长。
实施例24
在发泡苯乙烯制造的トロ箱(32×24×13cm)中加入6L营养液(EC:2.7dS/m),用PVA薄膜(60×50cm)覆盖。在其上颠倒放置通常育苗中使用的托盘槽(cell tray)(槽的孔径3cm×深4.5cm,タキイ种苗(株)制造),覆盖上多层膜。
将多层膜切割成15cm间隔,穿过面向比该孔穴更上面的托盘槽的底面孔,栽入サニ-レタス的幼苗(种入タキイ种苗(株)制造的种子后第29天的苗)。然后观察植物的生长状况。
[试验条件和结果]
薄膜:PVA40μm(日本合成化学(株)制造)
多层膜:ポリシルバ一マルチ(东罐兴产(株)制造)
营养液:大塚ハウス1号1.5g/L、2号1g/L(大塚化学(株))
EC:2.62.5L
实验期间:2003年9月7日~11月15日
如图50A和50B所示,存在支撑苗的托盘槽时,观察到在PVA薄膜上方空间也有苗在生长。观察图51中托盘的背侧所显示的照片,可以观察出ルツコラ的根在托盘和PVA薄膜界面上都很茂盛。
实施例25
在发泡苯乙烯制造的トロ箱(30×22×8cm)中加入2.5L营养液(EC:2.6dS/m),用PVA薄膜覆盖。在其上放上软质聚氨醋泡沫塑料(30×22cm×厚10mm),覆盖上多层膜。
在多层膜和聚氨醋泡沫塑料上切割成15cm间隔的形状,在其空隙中栽入サニ-レタス的幼苗(种入タキイ种苗公司制造的种子后第17天的苗)。然后观察植物的生长状况。
[试验条件和结果]
薄膜:PVA40μm(日本合成化学(株)制造)
软质聚氨酯泡沫:((株)シンワ制造)
多层膜:ポリシルバ一マルチ(东罐兴产(株)制造)
营养液:マツザキ1号6g/8L,マツザキ2号4g/8L((株)マツザキアグリビジネス制造)EC:2.6 2.5L
实验期间:2003年7月19日~9月8日
如图52A和52B所示,即使不用一般天然土壤、用合成高分子等构造物作为支撑体,也能生长发育。图53中表示观察聚氨酯泡沫塑料的背侧所显示的照片,可以观察出サニ-レタス的根在聚氨酯泡沫和PVA薄膜界面上都很茂盛。
实施例26
(含水率的测定)
在聚丙烯制造的带盖的塑料容器(15×11×4cm)中加入300ml水,浸渍厚度不同的3种PVA薄膜和1种亲水性聚酯(10×20cm),加入到适宜温度的箱子中保持20小时。经过规定时间后取出薄膜,用棉纸迅速擦拭表面的水分,进行称量(WTg)。干燥时的重量为W0g,根据含水率(%)=(WT-W0)/WT ×100求出含水率。
测定温度取5、20、35℃的3个点,用各温度n=2的试料测定。
PVA薄膜:#2500(25μm)、#4000(40μm)、#6500(65μm)(日本合成化学(株)制造)
亲水性聚酯:K06-40(40μm)(デユポン公司制造)
适宜温度的箱子:型号ERV740(容量9L,消耗功率75W)(松下电工(株)制造)
(结果)
图54中示出了不同温度下含水率的图。如该图所示,PVA随着温度上升表现出含水率也上升的倾向。亲水性聚酯和PVA相反,随着温度上升含水率降低。根据PVA薄膜厚度之差、或聚合物的种类引起的含水率之差没有那么大,即使将温度变化考虑在内,其也在20~28%左右。
如上所述,根据本发明,能提供具有和植物的根实质上一能体化的薄膜的栽培植物用器具;具有植物体和与该植物体的根实质上一体化的薄膜的植物-薄膜复合体;和使用该栽培植物用的器具的植物栽培方法。
具有上述结构的本发明的栽培植物用的器具中,植物的根不用直接和营养液(含有肥料成分的液体)接触,其能处于很好地将给植物体提供氧气和提供肥料成分的功能分开的状态。因此,本发明的植物能有效地利用空气中的氧气,容易解决目前营养液栽培问题中对根的氧气供给、营养液的精确管理、根污染营养液或营养液对植物的病原菌污染等问题。
进而,通过使用本发明的栽培植物用器具,非常容易控制要栽培的植物处于水分抑制状态,能获得高品质的植物。
而且,根据本发明,因为能有效利用隔着薄膜接触的营养液侧的肥料成分或养分,减轻了营养液侧的富营养化,从而可以栽培有用的植物。例如用本发明的栽培植物用器具接触湖泊等的天然水资源(例如漂浮1个以上),可以减轻该湖泊等的富营养化。
Claims (12)
1.一种植物栽培用器具,其特征在于,包含:
营养液用容器、
容纳在该容器中的营养液、以及
以下表面与该营养液表面接触的方式设置在该营养液上、用于在其上栽培植物的无孔性亲水性薄膜,
所述薄膜基于JIS L1092B法的方法测定的耐水压为10cm以上。
2.根据权利要求1记载的植物栽培用器具,其中,上述无孔性亲水性薄膜在隔着该薄膜使水和0.5%盐水相向接触时,测定开始后96小时的水/盐水的电导率EC之差为4.5dS/m以下。
3.根据权利要求1或2记载的植物栽培用器具,其中,上述无孔性亲水性薄膜在隔着该薄膜使水和5%葡萄糖溶液相向接触时,测定开始后72小时的水/葡萄糖溶液的浓度之差为4以下。
4.根据权利要求1或2记载的植物栽培用器具,其中,在上述无孔性亲水性薄膜上配置植物体,开始栽培35天后,将该无孔性亲水性薄膜从所栽培植物的根剥离下来的剥离强度为10g以上,
所述剥离强度的定义如下:
开始栽培35天后,在该植物体的根部切断茎叶,以密合了根的无孔性亲水性薄膜上的植物体的茎为中心,将该薄膜切成宽5cm、长20cm,制成试验片,在弹簧秤上用所安装的夹子固定住该试验片的一端,测定该试验片的重量A克,接着手持位于试验片中心的茎,慢慢向下拉,由弹簧秤的刻度读取根和薄膜分离或根断开时的重量B克,将重量B克减去重量A克而得到的重量。
5.根据权利要求1或2记载的植物栽培用器具,其中作为上述无孔性亲水性薄膜的耐水压,基于JIS L1092B法的方法测定,具有10cm以上的不透水性。
6.根据权利要求1所述的植物栽培用器具,其中,上述无孔性亲水性薄膜选自聚乙烯醇、玻璃纸、醋酸纤维素、硝酸纤维素、乙基纤维素和聚酯。
7.根据权利要求1所述的植物栽培用器具,其中,上述无孔性亲水性薄膜具有200~5μm的厚度。
8.根据权利要求1所述的植物栽培用器具,其中,上述无孔性亲水性薄膜层合在其它材料上。
9.根据权利要求8所述的植物栽培用器具,其中,上述其它材料选自
由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚乙烯醇和/或纤维素制成的无纺布,和
有连通孔的海绵。
10.一种植物-薄膜复合体,其特征在于,包含植物体和与该植物体的根成一体化的无孔性亲水性薄膜,开始栽培35天后,将该植物体的根从该无孔性亲水性薄膜剥离下来的剥离强度为10g以上,
所述剥离强度的定义如下:
开始栽培35天后,在该植物体的根部切断茎叶,以密合了根的无孔性亲水性薄膜上的植物体的茎为中心,将该薄膜切成宽5cm、长20cm,制成试验片,在弹簧秤上用所安装的夹子固定住该试验片的一端,测定该试验片的重量A克,接着手持位于试验片中心的茎,慢慢向下拉,由弹簧秤的刻度读取根和薄膜分离或根断开时的重量B克,将重量B克减去重量A克而得到的重量。
11.一种植物栽培方法,包括:
(1)提供一种植物栽培用器具,其特征在于,包含:
营养液用容器、
容纳在该容器中的营养液、以及
以下表面与该营养液表面接触的方式设置在该营养液上、用于在其上栽培植物的无孔性亲水性薄膜;
(2)在该器具内的无孔性亲水性薄膜上配置植物体;然后
(3)将该营养液隔着该无孔性亲水性薄膜与该植物接触,使该植物的根在该薄膜上生长,与该薄膜一体化,由此在该无孔性亲水性薄膜上栽培上述植物体,
所述薄膜基于JIS L1092B法的方法测定的耐水压为10cm以上。
12.根据权利要求11记载的栽培植物方法,其中该植物栽培用器具还包含配置在该无孔性亲水性薄膜上的植物保持用支撑体。
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