【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物の循環式養液栽培に関し、当該養液の殺菌に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
植物の養液栽培は、土壌を使用せずに植物に必要な栄養成分を含む水溶液、すなわち養液を用いて作物を栽培する方法である。土壌栽培に比較して、成育が早い、収穫量が高い、作物のバラツキが少ないといった利点がある。これまでの養液栽培は一度使用した養液をそのまま排出する所謂かけ流しという方法が主流であったが、排養液中に含まれる硝酸性窒素などの栄養分による河川や湖沼の富栄養化の問題から、養液を循環使用する循環式養液栽培への変更が求められている。
【０００３】
循環式養液栽培は、土壌伝染性の病害による汚染の機会は少ないが、その反面、土壌とは異なり、病原菌に対する拮抗菌も存在しないため、栽培ベッドや培養液循環系に一旦病原菌が混入すると、養液の循環とともに被害は非常に大きいものとなる。
【０００４】
一般に、養液中の病原菌は胞子、菌糸、遊走子の形で液中を伝播し、栽培中の植物の根から侵入し、根腐れ病などを引き起こす。特に、ピシウム菌、リゾクトニア菌、フザリウム菌などによる立ち枯れ病、萎凋病などは、ほとんどの作物が被害の対象となる。
そこで、養液の殺菌が求められ、農薬、紫外線、オゾン、加熱、ろ過、殺菌金属イオンなどによる殺菌や除菌が検討されている。
【０００５】
養液の殺菌に農薬を使用すると、残留農薬による人体に対する影響が懸念されるため好ましくない。また養液の殺菌に紫外線だけでは十分な効果が得られ難く、オゾンの場合は、オゾン発生装置などの維持管理が煩雑で、装置が高価であるなどの問題がある。養液の加熱による殺菌は、大量の養液を処理しなければならないため、コストと時間がかかる問題がある。養液の砂ろ過による方法は、ろ過機に住み着く拮抗微生物により発病が抑制されると考えられているが，これは制御したものではないため、方法が確立されていない。
【０００６】
新しい殺菌方法として銀イオンなどを添加する下記のような方法も提案されている。
抗菌性能をもつイオンを溶出する銀、銅、亜鉛およびそれらの金属の化合物の少なくとも１つを抗菌イオン源とし、この抗菌イオン源を吸着担持する炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、セラミックス材からなる担持体と、単結晶テトラポット状の三次元構造の酸化亜鉛ウイスカの三者を主体として配合した抗菌・防錆兼用剤を設置または混入した水耕栽培装置が報告されている（例えば、特許文献１参照。）。
塩化錫などで処理した繊維品またはポリウレタンフォームを硝酸銀水溶液に浸漬して得た抗かび性および抗菌性付与材料を用いる水耕栽培における抗かび性および抗菌性付与材料が報告されている（例えば、特許文献２参照。）。
銀添着活性炭を用いる循環式養液栽培装置用の殺菌装置が報告されている（例えば、特許文献３参照。）。
銀ゼオライトを用いた養液栽培におけるピシウム根腐病の防除効果が報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。
これらは効果が認められるものの、抗菌イオンの担持体を頻繁に交換する必要があり、管理が煩雑である。
【０００７】
○先行文献
【特許文献１】
特開平５−０９５７３９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平７−２０３７８７号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開平９−３１３０５５号公報（特許請求の範囲）
【非特許文献１】
草刈 眞一，外５名，「銀ゼオライトによる養液栽培におけるＰｙｔｈｉｕｍ根腐病の防除効果」，日本防菌防黴学会第２９回年次大会，２００２年５月３０日，Ｂ−２５
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低コストで管理が容易な、しかも殺菌効果の高い循環式養液栽培に用いる抗菌剤に関する。当該抗菌剤を用いた循環式養液栽培方法の確立と、当該方法を使用した殺菌装置を提供することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる粒状抗菌剤を養液に接触させることにより上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。なお、当該粒状抗菌剤は、銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる化合物を含有するものであり、当該化合物は下記一般式〔１〕で表される化合物や銀ゼオライトなどを挙げることができる。
Ｍ１ａＡｂＭ２ｃ（ＰＯ４）ｄ・ｎＨ２Ｏ 〔１〕
式〔１〕中のＭ１は銀、銅から選ばれる少なくとも１種のｋ価（ｋは正の整数）の金属イオンであり、Ａはアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオンおよび水素イオンから選ばれる少なくとも１種のｍ価（ｍは正の整数）のイオンであり、Ｍ２は４価金属イオンであり、ｎは０≦ｎ≦６を満たす数であり、ａおよびｂはいずれもｋａ＋ｍｂ＝１またはｋａ＋ｍｂ＝２を満たす正数であり、ｃおよびｄはｋａ＋ｍｂ＝１の時、ｃ＝２、ｄ＝３であり、ｋａ＋ｍｂ＝２の時ｃ＝１およびｄ＝２である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
○粒状抗菌剤
本発明に用いる養液栽培用抗菌剤は、銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる化合物を含有する粒状抗菌剤であればいずれのものも用いることができる。当該化合物としては、上記一般式〔１〕で表されるもの、銀ゼオライト、銀を付着させた活性炭、チタン酸カリウムやリン酸カルシウムなどに銀を担持させたものなどが挙げられる。こられのうち、上記一般式〔１〕で表されるものが特に好ましく使用できる。
【００１２】
一般式〔１〕で示される化合物は、層状構造または空間群Ｒ３ Ｃに属する３次元編目状構造を有する結晶性化合物またはアモルファスである。本発明では、物性変化が少ないことから３次元網目状構造を有する結晶性化合物が好ましい。一般式〔１〕におけるＭ１は、抗菌性および防藻性を示す金属として知られたものであり、これらの中で銀は、安全性の他、抗菌性および防藻性が高いので特に有効である。
【００１３】
一般式〔１〕におけるＡは、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオンまたは水素イオンから選ばれる少なくとも１種のイオンであり、好ましい具体例には、リチウム、ナトリウムおよびカリウムなどのアルカリ金属イオン、マグネシウムまたはカルシウムなどのアルカリ土類金属イオンまたは水素イオンがあり、これらの中では、化合物の安定性および安価に入手できる点からカリウム、ナトリウムおよび水素イオンが好ましいイオンである。
【００１４】
一般式〔１〕におけるＭ２は、４価金属イオンであり、好ましい具体例には、ジルコニウム、チタンまたは錫があり、化合物の安全性を考慮すると、ジルコニウムおよびチタンは、特に好ましい４価金属イオンである。
【００１５】
一般式〔１〕の好ましい具体例として、以下のものがある。
Ａｇ０．０１Ｎａ１．９９Ｚｒ（ＰＯ４）２
Ａｇ０．１（ＮＨ４）１．９Ｔｉ（ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏ
Ａｇ０．００５Ｌｉ０．９９５Ｚｒ２（ＰＯ４）３
Ａｇ０．０１（ＮＨ４）０．９９Ｚｒ２（ＰＯ４）３
Ａｇ０．０５Ｎａ０．９５Ｚｒ２（ＰＯ４）３
Ａｇ０．２Ｋ０．８Ｔｉ２（ＰＯ４）３
Ａｇ０．１Ｈ０．９Ｚｒ２（ＰＯ４）３
Ａｇ０．４Ｈ０．１５Ｎａ０．４５Ｚｒ２（ＰＯ４）３
Ａｇ０．６Ｈ０．１Ｎａ０．０Ｚｒ２（ＰＯ４）３
【００１６】
本発明における抗菌剤は、抗菌性金属イオンをリン酸塩系化合物に担持させたものが例示でき、リン酸塩系化合物を合成する方法には、焼成法、湿式法および水熱法などがあり、例えば以下のようにして容易に得ることができる。
【００１７】
炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）または炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）などのアルカリ金属を含有する化合物、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）などのジルコニウムを含有する化合物およびリン酸二水素アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）などのリン酸基を含有する化合物を、モル比で約１：４：６となるように混合し、これを１１００〜１４００℃で焼成することにより、一般式〔２〕で示される化合物を得る。
Ａ’ｘＺｒ２（ＰＯ４）３ 〔２〕
式〔２〕中のＡ’はアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンまたはアンモニウムイオンから選ばれる少なくとも１種の金属イオンであり、ｘはＡ’が１価であるときは１であり、Ａが２価であるときは１／２である。
これを、室温〜１００℃において、適当な濃度で銀イオンおよび／または銅イオンを含有する水溶液中に浸漬することにより、一般式〔１〕で示される化合物を得る。
【００１８】
銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる化合物は、多くが粉末状で得られるため、粒状化する必要がある。粒状抗菌剤の作りかたは特に限定されず、当該化合物を、粒状セラミックなどの表面に担持させる方法、バインダーなどを用いて粒状品に成形する方法、これらを組合わせて成形することなどが挙げられる。
【００１９】
ここで粒状セラミックとは、天然あるいは人工的に作製された無機質固体材料、および粒状のガラスを指す。すなわち、世間一般で言われているセラミックス、窯業製品、ガラス、砂、小石などを指す。例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ガラスのビーズ、あるいはボールなどが挙げられる。形状は球状、円柱状、円盤状、立方体状、直方体状、さらには、不定形状のものなど特に限定されない。
【００２０】
一般式〔１〕で示される化合物を、粒状セラミックなどの表面に担持させる方法として、焼成により粒状セラミックと抗菌剤を結合させる能力を有するガラス質粉末、粘土、シリカゾルやアルミナゾルのようなゾル物質、水ガラスなどの結合剤と混合し、ついで粒状セラミックを加えてさらに混合撹拌し、粒状セラミックの表面に抗菌剤と結合剤を付着させ、さらに加熱することで粒状セラミック表面に担持させればよい。
【００２１】
また、結合剤として、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸エステル、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエステルなどを用いて、粒状セラミック表面に付着させた後、熱可塑性樹脂であれば軟化点以上に加熱することにより、熱硬化性樹脂であれば硬化温度温度以上に加熱することにより、ＵＶ硬化樹脂であればＵＶ照射により硬化させることで、粒状セラミック表面に担持させればよい。
【００２２】
粒状化の別の方法として、担持体を用いず、成形用バインダーを用いて粒状化させる方法もある。例えば、シリカゲルを用いる方法がある。シリカゲルは、物理的強度は粒状セラミックなどに担持させたものより低いものの、非常にポーラスな材料であるため、一般式〔１〕で示され化合物と養液との接触効率が高く、殺菌効果も高い利点がある。
【００２３】
用いるシリカゲルについては特に限定がない。一般に言われるＡ型、Ｂ型、ＩＤ型などいずれでもよい。シリカゲルへの担持方法として、通常シリカゲルに無機化合物を担持する方法はいずれも適用することができる。例えば、ケイ酸ソーダ水溶液に一般式〔１〕で示され化合物を添加した後、硫酸または塩酸を添加してケイ酸コロイド溶液を調製し、これを水中に滴下することにより粒状品が得られる。得られた粒状品は、水を多量に含んだいわゆるハイドロゲルである。これをそのまま用いることも出来るが、耐水性を向上させるためには、これを１００〜３００℃程度で乾燥させたほうが好ましい。ケイ酸ソーダ水溶液ではなく、硫酸または塩酸に一般式〔１〕で示され化合物を添加しておき、ケイ酸ソーダ水溶液を添加して粒状品を得ることもできる。さらにケイ酸コロイド溶液が生成した直後に一般式〔１〕で示され化合物を添加しても良い。
【００２４】
その他に、結合剤として、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸エステル、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエステルなどを用いて、押し出し造粒機、または押し出し機などで押し出した後、カッティングし、整粒により粒状品を成形することも出来る。
【００２５】
本発明の粒状抗菌剤として銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる溶解性ガラス（以下抗菌ガラスという）も例示でき、これは、銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンが養液中で溶出しうるものであればいずれでもよく、ガラスの種類は限定されない。水溶解性があって、また抗菌金属イオンの溶解速度を調整しやすいガラスとして、リンケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウ酸ガラス、リン酸ガラス、ソーダガラスなどが挙げられる。抗菌性金属イオンの溶出速度は、抗菌性金属の含有量、ガラス形成成分の含有量や組成、ガラス修飾成分の含有量や組成、さらにその他の成分の含有量や組成によって任意に調整することができる。
【００２６】
抗菌ガラスの作り方に特に限定はない。例えば、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５／Ｎａ２Ｏ系のガラスフリットに、Ａｇ３ＰＯ４を所定量添加混合した後、約１０５０℃で溶融し、急冷、破砕、分級することにより得ることができる。
【００２７】
また、酸化亜鉛、硼酸、純珪石、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸カリウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどと硝酸銀とを所定の混合量になるようによく混合した後、約１３００℃で溶融し、急冷、破砕、分級することにより得ることができる。
【００２８】
粒状抗菌剤の大きさは、使用法によって最適の大きさが異なるため一概には言えないが、カラムやろ過塔などに充填した際にはあまり圧力損失がなく養液が循環できることが必要であり、またカートリッジなどに充填し排液タンクなどに設置する際はカートリッジ内に養液が十分に流通する粒径が必要である。
粒状抗菌剤の粒径は、０．５ｍｍ程度以上が好ましく、更に好ましくは粒径１ｍｍ以上である。一方、粒径が大きすぎると表面積が小さくなるため、実質的には粒径２０ｍｍ程度以下であることが好ましく、更に好ましくは１５ｍｍ以下である。即ち、粒状抗菌剤の大きさは、０．５〜２０ｍｍが好ましく、０．５〜１５ｍｍが更に好ましく、１〜１５ｍｍが特に好ましい。
【００２９】
○養液栽培方法
図１に、一般的な養液栽培装置の構成を示した。混合タンク５において、排液タンク４からの戻り養液と養液原液タンク３からの養液原液を混合し、栽培ベッド１に養液を送液する。本発明の養液栽培用抗菌剤（粒状抗菌剤）は、このような養液栽培装置に組み込む。例えば、網籠、メッシュ袋などに粒状抗菌剤を充填し排液タンク内や混合タンク内に設置する方法、ろ過塔やカラムに粒状抗菌剤を充填し、栽培ベッドと排液タンクの間の配管、排液タンクと混合タンクの間の配管、あるいは混合タンクと栽培ベッドの間の配管に組み込む方法などがある。
また、養液栽培装置のいずれかの配管あるいはタンクから、養液の一部をバイパスにより抜き出して、上記のようなカートリッジ、充填塔、カラムなどにより処理し、再び系内に戻す方法でもよい。
さらに、砂ろ過などのろ過装置を系内に設け、ろ材の中に粒状抗菌剤を交ぜ込む、あるいは粒状抗菌剤の層を砂ろか層の前か後ろに組み込む方法もある。
養液栽培用抗菌剤を用いて植物の循環式養液栽培を行う方法を提供することができる。また、養液栽培用抗菌剤を循環式養液栽培装置内に少なくとも一ヶ所以上に備える循環式養液栽培装置を提供することもできる。
本発明において、オゾンや紫外線などによる殺菌装置を併用してもよい。
【００３０】
抗菌金属の養液中への溶出濃度は、養液栽培の条件によって異なるが、おおよそ銀イオンであれば２０ｐｐｂ以上に、銅イオンであれば１００ｐｐｂ以上なるように調節すれば良い。但し、これらの濃度が高くなり過ぎるものは、ランニングにおける粒状抗菌剤の交換頻度が多くなり、コストおよびメンテナンスが悪くなる。また、植物に対して障害が出る場合がある。
当該粒状抗菌剤から溶出するリンなどを肥料として用いることもできる。
【００３１】
○実施形態
・粒径０．５〜２０ｍｍの粒状抗菌剤を用いることを特徴とする養液栽培用抗菌剤
・粒径０．５〜２０ｍｍの養液栽培用抗菌剤を用いる循環式養液栽培方法。
・粒径０．５〜２０ｍｍの養液栽培用抗菌剤を装置内に少なくとも一ヶ所以上に備えることを特徴とする循環式養液栽培装置。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお、部は質量部を示す。
【００３３】
＜製造例１＞
銀系無機抗菌剤（商品名：ノバロンＡＧ１１００，東亞合成（株）製）、結合剤としてガラス粉末（東京理化ガラス（株）製）、粒状セラミック（桜井ケミック（株）製）、砂（片山陶料（株）製）を、表１に示した各種配合比率で混合し、各混合物を焼成炉中で約７００℃まで加熱し、配合物を軟化させた後、室温まで放冷することにより、粒状抗菌剤を調製した（試料イ、ロ）。
【００３４】
【表１】
【００３５】
＜製造例２＞
銀系無機抗菌剤（商品名：ノバロンＡＧ１１００，東亞合成（株）製）１部、３号水ガラス６５部、水３４部を混合後、２０％硫酸水溶液を添加してケイ酸コロイドを作製し、ついで水中に滴下し球状のシリカゲル（ハイドロゲル）を得た。このものを約２００℃で２時間乾燥し粒径２ｍｍ〜１０ｍｍの粒状抗菌剤を得た（試料ハ）。
【００３６】
＜実施例１〜５＞
５０Ｌの混合タンク、５０Ｌの排液タンク、幅２０ｃｍ、深さ２０ｃｍ、長さ２００ｃｍの栽培ベッド（ベッドはロックウール）、および循環ポンプを備えた養液栽培装置を作製した。栽培ベッドには、トマト１０株を移植し、１日あたり２０Ｌの養液（大塚ハウス肥料シリーズＡ処方）を断続的に循環させた。排液は１日に１回、混合タンクに戻した。減少した養液は新規に作製し、１日に１回追加した。
養液には、Ｐｙｔｈｉｕｍ ａｐｈａｎｉｄｅｒｍａｔｕｍ を接種した。養液栽培装置には、表３に示したように、粒状抗菌剤を組み込んだ。
試験を開始し、８週間、トマト株の状況を観察した。
【００３７】
【表２】
【００３８】
表２に示したように粒状抗菌剤を用いることにより、栽培植物の循環式養液栽培における病害感染を防止できる。また、粒状抗菌剤をどの時点で養液と接触させても病害感染の防止効力に差が認められなかったことから、循環式養液栽培に本発明の方法を組み込むことは、容易である。即ち、循環式養液栽培の設置場所およびメンテナンスなどの面を考慮して、いずれの場所にも行えることが明らかであり、また既存の循環式養液栽培装置に組み込むことも容易である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の養液栽培用抗菌剤（粒状抗菌剤）を循環式養液栽培に用いることにより、養液中に混入した病原菌のよる栽培植物の病害感染を阻止できる。このことから、当該養液栽培用抗菌剤を用いた循環式養液栽培方法または当該養液栽培用抗菌剤を設置した循環式養液栽培装置を用いることにより、養液のかけ流しによる栽培でなく、コストがあまり掛からずメンテナンスが容易な循環式の植物養液栽培が可能となる。
【００４０】
【図面の簡単な説明】
【図１】循環式養液栽培装置の図。矢印方向に養液を流す。
【符号の説明】
１ 栽培ベッド
２ ポンプ
３ 養液原液タンク
４ 排液タンク
５ 混合タンク
６ 給水
７ 排水
← 養液の流れる方向[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a circulation type nutrient solution cultivation of a plant, and relates to sterilization of the nutrient solution.
[0002]
[Prior art]
Hydroponic cultivation of a plant is a method of cultivating a crop using an aqueous solution containing nutrients necessary for a plant without using soil, that is, a nutrient solution. Compared with soil cultivation, there are advantages such as faster growth, higher yield, and less variation in crops. Until now, hydroponic cultivation has been based on the so-called pouring method, in which the used nutrient solution is discharged as it is, but eutrophication of rivers and lakes by the nutrients such as nitrate nitrogen contained in the nutrient solution. Due to the problem, there is a demand for a change to a circulation type nutrient solution cultivation that uses a nutrient solution in circulation.
[0003]
Circulation-type hydroponic cultivation has little chance of contamination due to soil-borne diseases, but on the other hand, unlike soil, there is no antagonistic action against pathogenic bacteria, so once pathogens enter the cultivation bed or culture solution circulation system, However, the damage is extremely large with the circulation of the nutrient solution.
[0004]
In general, pathogenic bacteria in a nutrient solution propagate in the liquid in the form of spores, hyphae, and zoospores, invade from the roots of cultivated plants, and cause root rot and the like. In particular, most crops can be damaged by wilt and wilt caused by a bacterium such as Pycium, Rhizoctonia or Fusarium.
Therefore, sterilization of the nutrient solution is required, and sterilization and sterilization by pesticides, ultraviolet rays, ozone, heating, filtration, sterilizing metal ions, and the like are being studied.
[0005]
The use of pesticides for sterilizing nutrient solutions is not preferred because the residual pesticides may affect the human body. Further, it is difficult to obtain a sufficient effect of sterilizing the nutrient solution by ultraviolet rays alone. In the case of ozone, there is a problem that maintenance and management of an ozone generator and the like are complicated and the apparatus is expensive. Sterilization by heating the nutrient solution requires a large amount of the nutrient solution to be treated, and thus has a problem that it requires cost and time. It is thought that the method using sand filtration of nutrient solution suppresses the onset of the disease by antagonistic microorganisms that settle in the filter, but the method has not been established because it is not controlled.
[0006]
As a new sterilization method, the following method of adding silver ions or the like has also been proposed.
Silver, copper, zinc that elutes ions having antibacterial performance, at least one of compounds of these metals is used as an antibacterial ion source, and a calcium carbonate, calcium phosphate, and a carrier made of a ceramic material adsorbing and supporting the antibacterial ion source; A hydroponic cultivation apparatus has been reported in which an antibacterial and antirust agent, which is mainly composed of zinc oxide whiskers having a three-dimensional structure of a single crystal tetrapot, is installed or mixed (for example, see Patent Document 1). .
Antifungal and antibacterial properties imparting materials in hydroponic cultivation using antifungal and antibacterial properties imparting materials obtained by immersing a fiber product or polyurethane foam treated with tin chloride or the like in an aqueous silver nitrate solution have been reported (for example, See Patent Document 2.).
A sterilizing apparatus for a circulation type nutrient cultivation apparatus using silver-impregnated activated carbon has been reported (for example, see Patent Document 3).
The control effect of picium root rot in hydroponic cultivation using silver zeolite has been reported (for example, see Non-Patent Document 1).
Although these are effective, the carrier of the antibacterial ion needs to be frequently replaced, and the management is complicated.
[0007]
○ Prior literature [Patent Document 1]
JP-A-5-095739 (Claims)
[Patent Document 2]
JP-A-7-203787 (Claims)
[Patent Document 3]
JP-A-9-313055 (Claims)
[Non-patent document 1]
Shinichi Kusakari and 5 others, "Effects of control of Pythium root rot in nutrient solution cultivation using silver zeolite", The 29th Annual Meeting of the Japanese Society of Fungi Control and Fungi, May 30, 2002, B-25
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an antibacterial agent which is low-cost, easy to manage, and has a high bactericidal effect, which is used in a circulating nutrient solution. An object of the present invention is to establish a circulating nutrient solution cultivation method using the antibacterial agent and to provide a sterilizer using the method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, it has been found that the above-mentioned problems can be solved by bringing a particulate antibacterial agent capable of eluting at least one or more metal ions selected from silver and copper into contact with a nutrient solution. And completed the present invention. The particulate antibacterial agent contains a compound capable of eluting at least one or more metal ions selected from silver and copper. The compound may be a compound represented by the following general formula [1] or a silver zeolite. And the like.
M1 a Ab M2 c (PO 4 ) d · nH 2 O [1]
M1 in the formula [1] is at least one kind of metal ion having a k valence (k is a positive integer) selected from silver and copper, and A is an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, an ammonium ion and a hydrogen ion. M2 is a tetravalent metal ion, n is a number satisfying 0 ≦ n ≦ 6, and both a and b are ka + mb = 1 or a positive number satisfying ka + mb = 2, c and d are c = 2 and d = 3 when ka + mb = 1, and c = 1 and d = 2 when ka + mb = 2.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0011]
○ Granular antibacterial agent The antibacterial agent for hydroponics used in the present invention may be any granular antibacterial agent containing a compound that can elute at least one or more metal ions selected from silver and copper. it can. Examples of the compound include those represented by the above general formula [1], silver zeolite, activated carbon having silver attached thereto, and compounds having silver supported on potassium titanate or calcium phosphate. Among them, those represented by the above general formula [1] can be particularly preferably used.
[0012]
The compound represented by the general formula [1] is a crystalline compound or amorphous having a layered structure or a three-dimensional knitted structure belonging to the space group R3C. In the present invention, a crystalline compound having a three-dimensional network structure is preferable because the change in physical properties is small. M1 in the general formula [1] is known as a metal having antibacterial properties and anti-algal properties. Among these, silver is particularly effective because it has high antibacterial properties and anti-algal properties in addition to safety. is there.
[0013]
A in the general formula [1] is at least one ion selected from the group consisting of an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, an ammonium ion and a hydrogen ion. Preferred specific examples thereof include an alkali metal ion such as lithium, sodium and potassium. There are ions, alkaline earth metal ions such as magnesium or calcium or hydrogen ions, among which potassium, sodium and hydrogen ions are preferred ions in view of the stability of the compound and availability at low cost.
[0014]
M2 in the general formula [1] is a tetravalent metal ion, and preferred specific examples include zirconium, titanium and tin. In view of the safety of the compound, zirconium and titanium are particularly preferred tetravalent metal ions. is there.
[0015]
Preferred specific examples of the general formula [1] include the following.
Ag 0.01 Na 1.99 Zr (PO 4 ) 2
Ag 0.1 (NH 4 ) 1.9 Ti (PO 4 ) 2 .4H 2 O
Ag 0.005 Li 0.995 Zr 2 (PO 4 ) 3
Ag 0.01 (NH 4 ) 0.99 Zr 2 (PO 4 ) 3
Ag 0.05 Na 0.95 Zr 2 (PO 4 ) 3
Ag 0.2 K 0.8 Ti 2 (PO 4 ) 3
Ag 0.1 H 0.9 Zr 2 (PO 4 ) 3
Ag 0.4 H 0.15 Na 0.45 Zr 2 (PO 4 ) 3
Ag 0.6 H 0.1 Na 0.0 Zr 2 (PO 4 ) 3
[0016]
The antibacterial agent in the present invention can be exemplified by one in which an antibacterial metal ion is supported on a phosphate compound. Examples of a method for synthesizing the phosphate compound include a calcination method, a wet method, and a hydrothermal method. Can be easily obtained, for example, as follows.
[0017]
A compound containing an alkali metal such as lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) or sodium carbonate (Na 2 CO 3 ); a compound containing zirconium such as zirconium oxide (ZrO 2 ); and ammonium dihydrogen phosphate (NH 4 H 2) A compound having a phosphate group such as PO 4 ) is mixed at a molar ratio of about 1: 4: 6, and the mixture is calcined at 1100 to 1400 ° C. to obtain a compound represented by the general formula [2]. Obtain the compound.
A'xZr 2 (PO 4 ) 3 [2]
A ′ in the formula [2] is at least one metal ion selected from an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion and an ammonium ion, x is 1 when A ′ is monovalent, and A is When it is divalent, it is 1/2.
This is immersed in an aqueous solution containing silver ions and / or copper ions at an appropriate concentration at room temperature to 100 ° C. to obtain a compound represented by the general formula [1].
[0018]
Many of the compounds capable of eluting at least one metal ion selected from silver and copper can be obtained in powder form, and thus need to be granulated. The method for producing the particulate antibacterial agent is not particularly limited, and examples thereof include a method in which the compound is supported on the surface of a granular ceramic or the like, a method in which the compound is formed into a granular product using a binder or the like, and a combination of these methods.
[0019]
Here, the granular ceramic refers to an inorganic solid material produced naturally or artificially, and a granular glass. In other words, it refers to ceramics, ceramic products, glass, sand, pebbles, etc., which are commonly used in the world. Examples include silica, alumina, zirconia, mullite, glass beads, and balls. The shape is not particularly limited, such as a sphere, a column, a disk, a cube, a rectangular parallelepiped, and an irregular shape.
[0020]
As a method of supporting the compound represented by the general formula [1] on the surface of a granular ceramic or the like, a glassy powder having an ability to bind the granular ceramic and an antibacterial agent by firing, a clay, a sol substance such as a silica sol or an alumina sol, It is advisable to mix with a binder such as water glass, then add the granular ceramic, further mix and stir, attach the antibacterial agent and the binder to the surface of the granular ceramic, and further heat them to support the granular ceramic on the surface.
[0021]
Also, as a binder, using polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride, polyacrylate, epoxy resin, polyethylene, polypropylene, ABS resin, polyester, etc. By heating above the softening point of a plastic resin, by heating above the curing temperature temperature of a thermosetting resin, or by curing it by UV irradiation if it is a UV curable resin, it is carried on the granular ceramic surface. You can do it.
[0022]
As another method of granulation, there is also a method of granulating using a molding binder without using a carrier. For example, there is a method using silica gel. Silica gel is a very porous material, although its physical strength is lower than that supported on a granular ceramic or the like, so the contact efficiency between the compound represented by the general formula [1] and the nutrient solution is high, and the sterilizing effect is also high. There are high benefits.
[0023]
There is no particular limitation on the silica gel used. Any of A type, B type, ID type, and the like generally referred to may be used. As a method for supporting an inorganic compound on silica gel, any method for supporting an inorganic compound on silica gel can be generally applied. For example, after adding a compound represented by the general formula [1] to a sodium silicate aqueous solution, sulfuric acid or hydrochloric acid is added to prepare a silicate colloid solution, and the solution is dropped into water to obtain a granular product. The obtained granular product is a so-called hydrogel containing a large amount of water. Although this can be used as it is, it is preferable to dry it at about 100 to 300 ° C. in order to improve water resistance. A granular product can also be obtained by adding the compound represented by the general formula [1] to sulfuric acid or hydrochloric acid instead of the aqueous sodium silicate solution, and adding the aqueous sodium silicate solution. Further, the compound represented by the general formula [1] may be added immediately after the formation of the silicate colloid solution.
[0024]
In addition, extruder or extruder using polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl chloride, polyacrylate, epoxy resin, polyethylene, polypropylene, ABS resin, polyester, etc. as binder After extruding, a granular product can be formed by cutting and sizing.
[0025]
As the particulate antibacterial agent of the present invention, a soluble glass (hereinafter referred to as antibacterial glass) capable of eluting at least one or more metal ions selected from silver and copper can also be exemplified, and this is at least one or more selected from silver and copper. Any type may be used as long as the metal ion can be eluted in the nutrient solution, and the type of glass is not limited. Examples of glasses that are soluble in water and that can easily adjust the dissolution rate of antibacterial metal ions include phosphosilicate glass, borosilicate glass, borate glass, phosphate glass, and soda glass. The dissolution rate of the antibacterial metal ion can be arbitrarily adjusted depending on the content of the antibacterial metal, the content and composition of the glass forming component, the content and composition of the glass modifying component, and the content and composition of the other components. it can.
[0026]
There is no particular limitation on how to make the antibacterial glass. For example, a predetermined amount of Ag 3 PO 4 is added to a SiO 2 / Al 2 O 3 / P 2 O 5 / Na 2 O-based glass frit and mixed, then melted at about 1050 ° C., quenched, crushed, and classified. Can be obtained by
[0027]
In addition, zinc oxide, boric acid, pure silica, magnesium oxide, calcium carbonate, strontium carbonate, barium carbonate, sodium carbonate, lithium carbonate, potassium carbonate, aluminum hydroxide, titanium oxide, zirconium oxide, and the like are mixed in a predetermined amount. After mixing well, it can be obtained by melting at about 1300 ° C., quenching, crushing, and classifying.
[0028]
The size of the particulate antibacterial agent cannot be specified because the optimal size varies depending on the method of use.However, when packed into a column or filtration tower, it is necessary that the nutrient solution can be circulated without much pressure loss. In addition, when the cartridge is filled in a cartridge or the like and installed in a drainage tank or the like, a particle size that allows the nutrient solution to sufficiently flow in the cartridge is required.
The particle size of the particulate antibacterial agent is preferably about 0.5 mm or more, and more preferably 1 mm or more. On the other hand, if the particle size is too large, the surface area becomes small. Therefore, the particle size is preferably substantially 20 mm or less, more preferably 15 mm or less. That is, the size of the granular antibacterial agent is preferably 0.5 to 20 mm, more preferably 0.5 to 15 mm, and particularly preferably 1 to 15 mm.
[0029]
-Hydroponic cultivation method Fig. 1 shows the configuration of a general hydroponic cultivation apparatus. In the mixing tank 5, the returned nutrient solution from the drainage tank 4 and the nutrient solution from the nutrient solution tank 3 are mixed, and the nutrient solution is sent to the cultivation bed 1. The antibacterial agent for hydroponics (granular antibacterial agent) of the present invention is incorporated into such a hydroponics apparatus. For example, filling the mesh basket, mesh bag, etc. with the particulate antibacterial agent and installing it in the drainage tank or mixing tank, filling the filtration tower or column with the particulate antibacterial agent, and piping between the cultivation bed and the drainage tank There is a method of assembling into a pipe between the drainage tank and the mixing tank or a pipe between the mixing tank and the cultivation bed.
Alternatively, a method may be used in which a part of the nutrient solution is withdrawn from any pipe or tank of the nutrient solution cultivation device by a bypass, treated with the above-described cartridge, packed tower, column, or the like, and returned to the system again.
Further, there is a method in which a filtration device such as sand filtration is provided in the system, and a particulate antibacterial agent is mixed into the filter medium, or a layer of the particulate antibacterial agent is incorporated before or after the sand filter or layer.
It is possible to provide a method of circulating a plant using a hydroponic antibacterial agent. In addition, it is also possible to provide a circulation-type hydroponic cultivation apparatus provided with an antibacterial agent for hydroponic cultivation in at least one or more locations in the circulation-type hydroponic cultivation apparatus.
In the present invention, a sterilizer using ozone, ultraviolet light or the like may be used in combination.
[0030]
The elution concentration of the antibacterial metal into the nutrient solution varies depending on the conditions of the nutrient solution cultivation, but it may be adjusted so that it is approximately 20 ppb or more for silver ions and 100 ppb or more for copper ions. However, if these concentrations are too high, the frequency of replacement of the particulate antibacterial agent during running increases, and the cost and maintenance deteriorate. In addition, there is a case where an obstacle is given to the plant.
Phosphorus eluted from the granular antibacterial agent can be used as a fertilizer.
[0031]
-Embodiment-An antibacterial agent for hydroponic cultivation characterized by using a granular antibacterial agent having a particle size of 0.5 to 20 mm-A circulating hydroponic cultivation using an antibacterial agent for hydroponic cultivation having a particle size of 0.5 to 20 mm Method.
-A circulation type hydroponic cultivation apparatus characterized in that an antibacterial agent for hydroponic cultivation having a particle size of 0.5 to 20 mm is provided in at least one or more places in the apparatus.
[0032]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. In addition, a part shows a mass part.
[0033]
<Production Example 1>
Silver-based inorganic antibacterial agent (trade name: Novalon AG1100, manufactured by Toagosei Co., Ltd.), glass powder (manufactured by Tokyo Rika Glass Co., Ltd.) as a binder, granular ceramic (manufactured by Sakurai Chemic Co., Ltd.), sand (Katayama pottery) By mixing each mixture at various compounding ratios shown in Table 1, heating each mixture to about 700 ° C. in a firing furnace to soften the mixture, and then allowing it to cool to room temperature. A granular antibacterial agent was prepared (samples a and b).
[0034]
[Table 1]
[0035]
<Production Example 2>
After mixing 1 part of a silver-based inorganic antibacterial agent (trade name: Novalon AG1100, manufactured by Toagosei Co., Ltd.), 65 parts of No. 3 water glass and 34 parts of water, a 20% aqueous sulfuric acid solution was added to prepare a silicate colloid. Then, the mixture was dropped into water to obtain spherical silica gel (hydrogel). This was dried at about 200 ° C. for 2 hours to obtain a granular antibacterial agent having a particle size of 2 mm to 10 mm (Sample C).
[0036]
<Examples 1 to 5>
A hydroponic cultivation apparatus equipped with a 50-L mixing tank, a 50-L drainage tank, a cultivation bed (bed is rock wool) having a width of 20 cm, a depth of 20 cm, and a length of 200 cm, and a circulation pump was produced. Ten tomato plants were transplanted to the cultivation bed, and 20 L of nutrient solution (Otsuka House Fertilizer Series A formulation) was intermittently circulated per day. The drainage was returned to the mixing tank once a day. The reduced nutrient solution was newly prepared and added once a day.
The nutrient solution was inoculated with Pythium aphanidermatum. As shown in Table 3, a particulate antibacterial agent was incorporated in the hydroponic cultivation apparatus.
The test was started and the status of the tomato line was observed for 8 weeks.
[0037]
[Table 2]
[0038]
As shown in Table 2, by using the particulate antibacterial agent, it is possible to prevent disease infection in circulating nutrient cultivation of cultivated plants. In addition, it was easy to incorporate the method of the present invention into the circulating nutrient solution culture since no difference was observed in the effect of preventing the disease infection when the particulate antibacterial agent was brought into contact with the nutrient solution at any time. In other words, it is clear that the method can be performed in any place in consideration of the installation location and maintenance of the circulating hydroponic cultivation, and it is easy to incorporate into the existing circulating hydroponic cultivation apparatus.
[0039]
【The invention's effect】
By using the antibacterial agent for hydroponic cultivation (granular antibacterial agent) of the present invention in circulation type hydroponic cultivation, disease infection of cultivated plants due to pathogenic bacteria mixed in the nutrient solution can be prevented. From this fact, by using the hydroponic cultivation method using the hydroponic antibacterial agent or the circulating hydroponic device equipped with the hydroponic antibacterial agent, the cultivation by pouring the nutrient solution. In addition, a low-cost, easy-to-maintain circulating plant nutrient cultivation becomes possible.
[0040]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram of a circulation type nutrient cultivation apparatus. Flow the nutrient solution in the direction of the arrow.
[Explanation of symbols]
1 Cultivation bed 2 Pump 3 Nutrient solution tank 4 Drain tank 5 Mixing tank 6 Water supply 7 Drainage ← Direction of nutrient solution flow