JP2008118946A - 海洋深層水を用いた植物栽培方法、植物体、植物栽培水の製造方法及び植物栽培水 - Google Patents

Abstract

【課題】海洋深層水に含まれるミネラル分を損なわずに、植物生育に対して好適な状態に海洋深層水のミネラル分を調整することにより、海洋深層水に含まれる栄養塩及びミネラルを利用した植物の栽培方法を提供する。
【解決手段】海洋深層水を希釈、濃縮、脱塩から選ばれる少なくとも一つ以上の操作を行うことにより、海洋深層水に含まれるミネラル分を調整し、前記調整した海洋深層水を植物に与えて栽培する。
【選択図】なし

Description

本発明は、海洋深層水を用いた植物の栽培方法、及び、海洋深層水を用いた植物栽培水に係わり、特に海洋深層水に含まれるミネラル分を調整した植物栽培水、および、この植物栽培水を用いた植物栽培方法に係わる。

一般的に海洋深層水と呼ばれる海水は、２００ｍ以深で太陽光が届かない領域の海水のことである。そして、この海洋深層水は表層海水と異なり、栄養塩類、及びミネラルが豊富（高栄養性）であり、細菌類、農薬、化学物質等の汚染が少ない（清浄性）という特徴をもち、さらに、年間を通じて１３℃以下に保たれている（低温安定性）という特徴を持つことが知られている。

このような海洋深層水の特徴を利用した、植物の栽培方法及び植物の栽培水が検討されている。
例えば、海洋深層水をイオン交換法、逆浸透膜法等によって脱塩し、この脱塩水を用いて、カイワレ大根の育成が行われている（例えば、特許文献１参照）。
また、逆浸透膜法により、海洋深層水に含まれる塩素濃度、及び、電気導電度を調整し、植物の栽培に適した植物栽培水が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

このように、海洋深層水に豊富に含まれる、硝酸態窒素、リン酸態リン、ケイ酸態ケイ素の等の栄養塩や、有価物（有機物）等は、植物栽培、特に水耕栽培においてその栽培水は重要な要素である。
海洋深層水は成分が安定していること、汚染が少なく清浄であること、多種類の微量ミネラルを含有していること等の点で栽培水として好適である。

特開２００２−５８３６８号公報 特開２００３−１０２２５９号公報

しかしながら、上述の海洋深層水は、海水の塩分濃度が高いため、直接植物栽培に用いることができない。このため、海洋深層水に含まれるミネラルの大部分を占める塩化ナトリウム濃度（塩分濃度）を、植物栽培可能なレベルにまで低減する必要がある。
しかし、海洋深層水の脱塩や希釈による処理を行うことによって、海洋深層水に含まれる栄養塩類やミネラル分が、脱塩処理の際に除去されて減少してしまう。また、海洋深層水を希釈することによって、含まれる栄養塩類やミネラル分の濃度が低下してしまう。

このように、海洋深層水を脱塩又は希釈することによって、海洋深層水に含まれる有用な栄養塩類やミネラル分の濃度が低下するため、植物の栽培に海洋深層水の持つ有用な栄養塩類や、多様なミネラルを十分に生かすことができなかった。

上述した問題の解決のため、本発明においては、海洋深層水に含まれるミネラル分を損なわずに、植物生育に対して好適な状態に海洋深層水のミネラル分を調整することにより、海洋深層水に含まれる栄養塩及びミネラルを利用した植物の栽培方法、及び、植物の栽培水を提供する。

本発明の植物栽培方法は、海洋深層水に希釈、濃縮、脱塩から選ばれる少なくとも一つ以上の操作を行うことにより、海洋深層水に含まれるミネラル分を調整し、前記調整した海洋深層水を植物に与えて栽培することを特徴とする。

また、本発明の植物栽培方法にあって、海洋深層水の上記脱塩操作及び濃縮操作を、電気透析膜、または、モザイク荷電膜による透析法により行うことを特徴とする。
また、上記釈操作を、電気透析膜、又は、モザイク荷電膜による透析法で作製した海洋深層水の脱塩水を用いた、海洋深層水の希釈により行うことを特徴とする。

本発明の植物体は、海洋深層水に希釈、濃縮、脱塩から選ばれる少なくとも一つ以上の操作が行われることにより、海洋深層水に含まれるミネラル分が調整され、この調整された海洋深層水が与えられて栽培されることを特徴とする。

本発明の植物栽培水の製造方法は、植物を栽培するために植物に与える植物栽培水の製造方法であって、海洋深層水に希釈、濃縮、脱塩から選ばれる少なくとも一つ以上の操作を行うことにより、海洋深層水に含まれるミネラル分を調整することを特徴とする。

本発明の植物栽培水は、植物を栽培するために植物に与える植物栽培水であって、海洋深層水に希釈、濃縮、脱塩から選ばれる少なくとも一つ以上の操作が行われることにより、海洋深層水に含まれるミネラル分が調整されていることを特徴とする。

上述した本発明の植物栽培方法及び植物体においては、海洋深層水を用いる際に、希釈、濃縮、脱塩操作を行うことにより、植物を栽培できる濃度まで塩分濃度を低減することができる。また、各操作によって、海洋深層水に含まれるミネラル分を調整することができると共に、栄養塩類の濃度も調整することができる。
そして、調整した海洋深層水を用いて植物を栽培することにより、海洋深層水中に含まれる豊富な栄養塩類及びミネラル分を利用して植物体を栽培することができる。

また、本発明の植物栽培方法において、海洋深層水の脱塩操作及び濃縮操作を、電気透析膜、又は、モザイク荷電膜による透析法で行うことにより、イオン選択性のある操作を行うことができる。このため、海洋深層水の塩分濃度を植物が育成可能な濃度まで低減すると共に、特定のイオンを選択的に特化させることができる。
また、電気透析膜、又は、モザイク荷電膜による透析法で作製した脱塩水を用いて海洋深層水を希釈することにより、塩分濃度を低下させると共に、海洋深層水の特定のイオンに特化させることができる。

また、本発明の植物栽培水の製造方法及び植物栽培水においては、海洋深層水を希釈、濃縮、脱塩することにより、植物を栽培できる濃度まで塩分濃度を低減することができる。また、この際の操作によって、海洋深層水に含まれるミネラル分を調整することができると共に、栄養塩類の濃度も調整することができる。
そして、調整された海洋深層水を植物の栽培水として用いることにより、海洋深層水中に含まれる豊富な栄養塩類及びミネラル分を植物の栽培に利用することができる。

従って、上述した本発明の植物栽培方法及び植物栽培水によれば、海洋深層水に豊富に含まれる栄養塩類及びミネラル等を損なわずに、栄養性の高い状態の海洋深層水を利用して植物を栽培することができる。

本発明の具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要について説明する。
海洋深層水は、表層部よりも温度が低く安定している。そして、太陽光線が届かず光合成が行われないことから有機物が少なく、細菌や、陸上や大気からの有害な人工汚染物も表層水に比べて非常に少ないという特質を持っている。
また、海洋深層水には、植物の成長に欠かせない硝酸塩、リン酸塩などの無機栄養塩類やカルシウム、鉄、マグネシウムなどのミネラルが豊富に含まれている。

表１に、一般的な海洋深層水と表層水の成分を示す。
なお、表１に記載の海洋深層水は、駿河湾沖、水深６９７ｍから取水したものである。海洋深層水の成分は取水場所や測定時期等で変動するため、表１の成分は、海洋深層水に含まれる成分の一例として示すものである。また、本発明に使用できる海洋深層水の採取場所及び深度は、上記、駿河湾沖及び水深６９７ｍに限られず、他の場所、深度から採取した海洋深層水を使用することができる。

表１より、海洋深層水は、表層水に比べて、温度が低く、生菌数が少なく、また、栄養塩類が多いという特徴を有することが分かる。
また、海洋深層水と表層水とに含まれる主要元素には、特に大きな差は現れていない。

一方、植物栽培、特に水耕栽培において、栽培水に含まれる成分は、その成長において重要な要素となる。
海洋深層水は、成分が安定していること、汚染が少なく清浄であること、また、多種類の微量ミネラルを含有していることなどの点で栽培水として用いるのに好適である。
しかし、海洋深層水は、海水の塩化ナトリウムの濃度（塩分濃度）が高いため、上述の「低温安定性」「清浄性」「高栄養性」という海洋深層水の特質を利用して、植物栽培に用いるには、直接使用できる範囲まで、塩分濃度を低下させる必要がある。

この塩分濃度を低下させるための方法としては、海洋深層水を水道水等の真水によって希釈する方法がある。この方法は、海洋深層水に真水を加えるだけの簡単な工程で、塩分濃度を植物栽培可能な程度まで低減することができる。

また、海洋深層水の塩分濃度を低下させる方法として、電気透析膜またはモザイク荷電膜を用いた透析によって海洋深層水を脱塩する方法がある。

海洋深層水を脱塩するための電気透析膜及びモザイク荷電膜を用いる透析方法としては、公知の方法を使用することができる。
電気透析膜及びモザイク荷電膜は、海水の脱塩と共にイオン選択性のある透析分離を行うことが可能である。このため、海洋深層水中の塩分濃度を、植物を生育することが可能な濃度にまで低下させることができると共に、イオン選択性のある透析分離を行うことにより、海洋深層水中の特定のイオンを選択的に特化させた水を作製することができる。

特に、電気透析膜を用いた透析方法により海洋深層水を脱塩した場合には、カルシウム、マグネシウムの組成比の高い水を得ることができる。
また、モザイク荷電膜を用いた透析方法により海洋深層水を脱塩した場合には、カルシウム、マグネシウムの組成比が高く、また、微量元素であるホウ素、チタン、亜鉛、バナジウムの組成比が高い水を得ることができる。

また、上述の電気透析膜及びモザイク荷電膜による透析方法によれば、海洋深層水から塩化ナトリウムを選択的に脱離したように、海洋深層水に含まれる成分を選択的に取り出すことができる。このため、海洋深層水から特定の成分を分離することにより、この特定の成分を取り出して濃縮することができる。
従って、上述の電気透析膜及びモザイク荷電膜による透析方法により、海洋深層水を原水とした濃縮水を作製することができる。

従って、海洋深層水を原水として、電気透析膜又はモザイク荷電膜を用いて透析分離することにより、海洋深層水に含まれる有用な栄養塩類や、各種ミネラル分を減少させずに海洋深層水を脱塩し、さらに、特長ある塩組成を持つ栽培水を作製することができる。

また、上述した海洋深層水の希釈において、水道水などの真水の代わりに、電気透析膜又はモザイク荷電膜による脱塩水を用いることができる。この場合、海洋深層水に含まれる栄養塩類及びミネラル分を減少させずに、塩分濃度を植物育成可能な濃度まで希釈することができる。

さらに、上述の方法によって作製した栽培水に対して、特定のミネラルを含む化合物を溶解することにより、特定ミネラルに特化した水を作製し、これを植物栽培水として用いることができる。

添加するミネラルとしては、亜鉛・カリウム・カルシウム・クロム・セレン・鉄・銅・ナトリウム・マグネシウム・マンガン・ヨウ素・リン等を挙げることができる。
ミネラルの添加は、上述の栽培水に、例えば、硫酸塩や硝酸塩等のような水溶性の化合物として加えることが好ましい。これにより、栽培水に各種ミネラルを溶解させて、栽培水のミネラル分を強化することができ、また、ミネラルを水溶性の化合物として用いることにより、植物にも吸収されやすい形態として供給することができる。
従って、特定ミネラルに特化した水を作製し、これを植物栽培水として用いることができる。

上述の方法によって栽培水を作製することにより、海洋深層水の清浄性、安定性、及び含まれる栄養塩類を損なわずに、ミネラルを植物生育に対し好適条件に調整することができる。
さらに、植物体内に健康促進効果をもたらす特定ミネラルを吸収させることで栄養補助効果を持つ植物の栽培方法、及び、栽培水を提供することができる。

このように、特定のミネラルを強化した植物を栽培し、この植物を人間が摂取することにより、植物に含まれる特定のミネラル分、特に人間にとって必要な必須微量元素を食材を通して体内に吸収することができる。

上述の方法によって作製した植物栽培水は、植物栽培一般に用いることが可能であるが、もっとも効果的な使用方法は水耕栽培である。
水耕栽培法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、ロックウール法、ハイドロカルチャー法、点滴かん水法、水気耕法等が挙げられる。
また、上述の栽培水を用いた植物の栽培には、多様な植物の栽培に適用することができ、例えば、カイワレ大根、スプラウト、サラダ菜、ハーブ類等が挙げられる。

海洋深層水は細菌等の汚染が少ないため清浄性が高く、また、水質変動が小さいため安定性が高い特性を有する。このため、水耕栽培に用いることにより、栽培中における根腐れ等の病害発生の抑制、清浄な水吸収による清浄植物体の生産などが可能である。

（実験例１）
カイワレ大根を用いて、シャーレでの発芽及び生育試験を行った。
なお、以下の実験例で用いる海洋深層水は、表１で成分を示した海洋深層水と同じものである。

まず、海洋深層水の原水を、水道水を用いて異なる希釈倍率で希釈した。そして、希釈した海洋深層水でシャーレ内のろ紙を潤した後、ろ紙上に一定数のカイワレ大根の種を播種した。また、希釈した海洋深層水とは別に、海洋深層水の原水、及び、水道水についても同様に、カイワレ大根の種を播種した。
海洋深層水の希釈倍率は、それぞれ、１０，２０，４０，６０，８０，１００倍となるように希釈した。

次に、それぞれのシャーレを、２４℃の暗黒下で５日間保持し、カイワレ大根を栽培した。
シャーレ内で栽培したそれぞれのカイワレ大根について、播種した種の発芽率、発芽したカイワレ大根の平均茎長、及び、発芽したカイワレ大根の平均乾物重量を測定した。
乾物重量は、発芽したカイワレ大根を７０℃、２４時間乾燥した後の重量を測定した。

海洋深層水の希釈倍率と、この希釈した海洋深層水、海洋深層水の原水、及び、水道水を用いて栽培したカイワレ大根について、発芽率（％）、茎長（ｃｍ）、乾物重量（ｇ）を表２に示す。

表２に示したように、希釈後の海洋深層水を用いたシャーレでは、カイワレ大根の発芽率が、水道水を用いたシャーレのカイワレ大根よりも向上している。同様に、乾物重量についても、希釈後の海洋深層水を用いたシャーレでは、カイワレ大根の乾物重量が、水道水を用いたシャーレのカイワレ大根よりも大きくなっている。

また、海洋深層水の原水を用いたシャーレでは、カイワレ大根の発芽率が０である。これは、原水に含まれる塩分濃度が高いため、カイワレ大根が発芽できなかったためであると考えられる。
海洋深層水の１００倍希釈では、発芽率が、他の希釈倍率よりも劣る結果となっている。これは、希釈により、海洋深層水に含まれる成分の濃度が低くなるためと考えられる。
また、海洋深層水の１０倍希釈では、発芽したカイワレ大根の茎長が水道水よりも低い値となっている。これは、１０倍希釈では、塩分濃度が高いため、育成阻害があるためと考えられる。

従って、表２より、植物の育成に希釈した海洋深層水を用いることで、発芽率や植物の育成を促進できることがわかる。また、海洋深層水の希釈倍率が、１０倍では、塩分濃度が高いために、植物の育成阻害が発生する可能性があり、又、１００倍では、海洋深層水に含まれる栄養素の濃度が希薄になるため、海洋深層水を用いる効果が他の希釈倍率よりも低くなる。

（実験例２）
海洋深層水の原水を、水道水を用いて２０倍に希釈し、さらに、希釈した海洋深層水に対して、硫酸亜鉛をそれぞれ１，１０，１００ｐｐｍ添加して栽培水を調整した。
次に、この栽培水を用いて、実験例１と同様の方法でカイワレ大根を播種、栽培した。

シャーレ内で栽培した、それぞれのカイワレ大根について、亜鉛の取り込み量を測定した。
カイワレ大根に取り込まれた亜鉛濃度は、カイワレ大根をミキサーで粉砕し、湿式灰化した後、イオンクロマトグラフ（ＬＣ−１０ＡＤＶＰ、島津製作所製）、及び、高周波プラズマ質量分析装置（ＩＣＰＭ−８５００、島津製作所製）を使用して測定した。

海洋深層水の希釈倍率、硫酸亜鉛の添加濃度（ｐｐｍ）、カイワレ大根に取り込まれた亜鉛濃度（ｐｐｂ）を表３に示す。

表３に示したように、硫酸亜鉛の添加量が多くなるほど、カイワレ大根内に取り込まれた亜鉛の量も増加している。
従って、植物の栽培水中に含まれるミネラル分の濃度が高くなると、栽培した植物に含まれるミネラル分の濃度が増加すると予測できる。
このため、栽培水中に特定のミネラル分を添加して、栽培水中の特定のミネラル分を強化することにより、特定のミネラル分を増加させた植物を栽培することができる。

本発明は、上述の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。

Claims (6)

1. 海洋深層水に希釈、濃縮、脱塩から選ばれる少なくとも一つ以上の操作を行うことにより、前記海洋深層水に含まれるミネラル分を調整し、前記調整した海洋深層水を植物に与えて栽培することを特徴とする植物栽培方法。
2. 前記脱塩操作又は前記濃縮操作を、電気透析膜、又は、モザイク荷電膜による透析法により行うことを特徴とする請求項１に記載の植物栽培方法。
3. 前記希釈操作を、前記電気透析膜、又は、前記モザイク荷電膜による透析法で作製した海洋深層水の脱塩水を用いた、前記海洋深層水の希釈により行うことを特徴とする請求項１に記載の植物栽培方法。
4. 海洋深層水に希釈、濃縮、脱塩から選ばれる少なくとも一つ以上の操作が行われることにより、前記海洋深層水に含まれるミネラル分が調整され、前記調整された海洋深層水が与えられて栽培されることを特徴とする植物体。
5. 植物を栽培するために前記植物に与える植物栽培水の製造方法であって、海洋深層水に希釈、濃縮、脱塩から選ばれる少なくとも一つ以上の操作を行うことにより、前記海洋深層水に含まれるミネラル分を調整することを特徴とする植物栽培水の製造方法。
6. 植物を栽培するために前記植物に与える植物栽培水であって、海洋深層水に希釈、濃縮、脱塩から選ばれる少なくとも一つ以上の操作が行われることにより、前記海洋深層水に含まれるミネラル分が調整されていることを特徴とする植物栽培水。