JP2010051320A - 根生育の変更法 - Google Patents

Abstract

【課題】根系の生長を改善する手段、および特に滲出物質の収集法を改善する手段は非常に有益であろう。
【解決手段】根の生育中に水を放出する膜の近隣で根を生育させて、植物の根の生育を変更する方法であって、膜が疎水性多孔質膜または親水性非多孔質膜である方法を提供する。この方法はまた、水分を膜から栽培培地中に放出する一方、植物根から滲出された物質を膜によって生育培地中に保持するように、膜によって取り囲まれた栽培培地中で植物の根を生育させることによって植物根から滲出された物質を収集するために使用することが可能であり、この膜は疎水性多孔質膜または親水性非多孔質膜である。
【選択図】図２

Description

（発明の分野）
本発明は、一般的に植物の根の生育を変更する方法に関し、具体的には親水性非多孔質膜または疎水性多孔質膜の近接で生育させることによって植物根の収穫性または利用可能性を改善する方法に関する。

（発明の背景）
本出願は、特願２００１−５１４７４４の分割出願である。

商品として価値のある製品（果実、種子、花、葉など）の収穫しやすさ、または利用のしやすさを増強するために、多くの植物種の生育を変更するべく多大な時間と労力が注がれてきたが、植物根の生育の変更に関してはあまり努力は払われておらず、成功に達したものはさらに少ない。実際には、たとえば根自体は商業的製品（またはそれらの原料）であり、その構造は植物の収穫のしやすさ、または根の引き抜きおよび再移植のしやすさ、およびそれを成功させる機会に多大な影響を及ぼすので、植物根の構造は商業的に大きな関心事となるだろう。

商品として価値のある根の例には、ニンジンまたはビートの根のような大きな農業作物、および薬学的特性またはホメオパシー特性のために栽培された根もまた含まれる。商品として価値のある根を抜き取った後に必要な過程は、目的とする用途、たとえば、ニンジンに付着した栽培培地のほとんどの単純除去、または薬学的に価値のある根の徹底的な洗浄、切断、熱処理および化学的抽出に大きく左右される。しかし、いずれの場合も、根の回収量および抜き取り後の加工費用の両観点から、地面から根系をできる限り多く容易に抜き取り、次いでこの根系を栽培培地から分離することが重要である。

再移植前に植物を大きく育てるとき、たとえば苗床の苗木の場合、破損した根を微生物が攻撃することによって生じる疾患を再移植した植物が回避すると同時に、再生育する最良の機会を得るように、成長した根系に損害を与えずにできるだけ高率に栽培培地から除去できることが重要である。

商品として価値のある根の更なる範疇は、栽培培地に商品として価値のある物質を放出するものである。たとえば、植物の根系は、しばしば、非常に少量であるが、特異的な物質（たとえば、抗菌性物質、天然除草剤を含めた生育制御物質など）を放出することが知られている。このような根系の生長を改善する手段、および特にこのような滲出物質の収集法を改善する手段は非常に有益であろう。

懸濁物質の通過または溶解された物質さえも通過を制限しながら、水を通過させる数多くの物質が知られている。最近確認された物質の１群は、親水性ポリマーである。これらの物質の膜は、液体としての水は通さないが、水蒸気は通過させることが知られている（透析蒸発として知られたプロセス）。親水性の膜を挟んで蒸気圧が生じれば、水は高い蒸気圧の側から蒸気の形態で吸収され、膜内を移動して、低い蒸気圧の側へ水蒸気として放出されるだろう。この放出された水蒸気は直接にまたは凝縮して液体としての水に戻して使用することが可能である。しかし、いずれの場合にも、どの汚染物も膜のもう一方の側または（ある場合には）膜自体の中に保持されるので、水は（化学的および微生物学的に）純粋でありうる。

疎水性多孔質膜もまた、溶解された物質または懸濁物質を保持すると同時に、水を選択的に通過させる。

米国特許第４７２５４８１号明細書 米国特許第４７６９２７３号明細書

植物根が水を放出するある特定の膜（すなわち親水性非多孔質膜または疎水性多孔質膜）の近接で生育される場合、これらは収穫および／または収穫後の栽培培地からの分離を容易にするように、根の構造が変更されることが今回見出された。水を放出するこのような膜の近接で生育される植物根は、通常よりも制限された体積で生育することに耐性があり、したがって根詰まりする傾向が少なくなることも見出されている。

したがって、根の生育中に水を放出する膜の近接で根を生育させることによって植物根の生育を変更する方法であって、この膜が疎水性多孔質膜または親水性非多孔質膜である方法を提供する。

植物根から滲出された物質が膜によって栽培培地内に保持されると同時に、水分が膜から栽培培地中に放出されるように膜によって取り囲まれた栽培培地中で植物根を生育させることによって、植物根から滲出した物質を集める方法であって、この膜が疎水性多孔質膜または親水性非多孔質膜である方法もまた提供する。

（比較目的で）根に変更を起こさせない植物の生育方法を示した概略図である。 本発明の植物根の生育の変更方法を示した概略図である。 本発明の植物根の生育の変更方法を示した概略図である。 （比較目的で）根に変更を起こさせない植物の生育方法を示した概略図である。

（発明の詳細な説明）
根の生育の変更とは、植物に従来のように灌水した時に生じるような、無作為に伸張して栽培培地内の大きな体積を占有するよりも、根が、植物の主要な、または単一の水源として機能する選択膜の実質的に近傍でのみ生育するように、根の大きさ、形状、形態および分布が影響されることを意味する。したがって、根の主要な水源であると同時に、（存在するならば）水源中の望まない不純物を保持し、これらが植物を取り囲む栽培培地中に入ることを阻止する膜を使用することによって、根の変更を実現することが可能である。

特許請求した方法によって生成された根は、ティッシュ様の外観をしばしば呈する。したがって、本発明による方法でその生育が変更された根は、植物への灌水のほとんどまたは全てをもたらす膜の形状に沿った目立ちやすい（したがって収集しやすい）構造を形成する。この方法で栽培することによって、根系によって占有される空間が減少するので、根系にダメージを与えることなく根系を掘り出すことも容易となる。たとえば、土壌表面のすぐ下で灌水に使用される膜が根に対して平坦なシート状または管状の形で存在する場合、この方法で生育した根の形態はそれぞれ密集した平面状または円柱状のマットのようであると記載することができる。

本発明の実用化に使用することが可能な植物には、植物根の変更が植物に有利でありうるいずれの種類も含まれる。このような利点の例には、
（１）根を収穫する植物の場合、地上の植物のバイオマスと比較して根のバイオマスを増加できること、
（２）より均一な商用作物を得ることができるように、根の形状を制御できること、
（３）土壌中に植物を固定する方法を制御できること、
（４）根の生育方向を定めることができることであって、次いで
（ａ）栽培培地の特定の層に存在するか、または栽培培地の特定の領域に供給することが可能な栄養素、ミネラル、農芸用化学薬剤などを最も効率よく利用できること、
（ｂ）栽培培地の汚染された領域、そうでなければ所望しない領域を避けることができること、
（ｃ）前記の（ｂ）とは逆に、前記の所望しない物質を植物に取り込ませて、その後これらの所望しない物質を植物で処理させるように、栽培培地の汚染された領域、そうでなければ所望しない領域に植物根を定着させることによって、栽培培地の汚染された領域、そうでなければ所望しない領域を再矯正できること、
（ｄ）雑草の生育を防止できること、および
（ｅ）近隣の植物の根系を避けることを含めた利益をもたらすこと、
（５）根は灌水系に接着または貫入せず、根は近隣の植物の根との絡まりを低減した特定の領域で生育させることができるので、たとえば、苗床で生育された苗木をより容易に引き抜いたり再移植したりすること、および
（６）根の洗浄を必要とする栽培培地の量を減じることによって根の収穫性および加工性を改善できること、
（７）植物の根領域が湿潤すぎると有害な病原体が増殖する可能性があるので、有害な病原体を収穫作物から排除することが可能なように、水分を制御した環境で植物を栽培できることが含まれる。

本発明を実施する場合、発達した植物は植物根が生育可能な栽培培地で支持されることが好ましい。好ましい栽培培地には、植物が通常生育する従来の材料、たとえば天然に存在する土壌、人工の土壌または人工的に改善した土壌、（添加された植物栄養素を任意に含む）砂、「グローバッグ」またはバーミキュライトで使用されるもののような市販の栽培培地、ピートモス、細断された木生シダ樹皮細片、チップにされた樹皮または細断された樹皮または細断されたココナツの殻が含まれる。

本発明の使用に適した膜には、疎水性多孔質膜および親水性非多孔質膜が含まれる。

この開示の目的では、「疎水性多孔質膜」とは、（微小孔としても知られる）１ミクロン未満の大きさの孔を特徴とする繊維、フィルムなどの形態のいずれかの物質から作成された膜であって、液体はこれを通過しないが、その孔を通して水蒸気が蒸気圧の高い側から蒸気圧の低い側へ拡散することが可能なものを意味する。

適切な疎水性多孔質膜には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレンなどから作成された、織られたまたは織られていない布またはフィルムが含まれる。

本発明に使用するための適切な親水性非多孔質膜は、水を吸収し、透析蒸発のみによって水を通過させる非多孔質親水性膜である。親水性膜を横切る蒸気圧勾配があれば、この吸収された水は膜の厚みを通って拡散し、その反対側から排出される。これらの膜を通過した水を灌水した植物が直接利用できるように、親水性非多孔質膜またはコーティングは、以下に定義するように十分高い水蒸気伝達速度を特徴としている。このような膜は、限定はしないが同一または異なる親水性ポリマーを含む物質から作製された１種または複数の層を含むことができる。膜の水蒸気総透過率が、全体として十分高ければ、記載した所与の実際面の応用での使用に整合した速度で水を与えることができる。膜の非多孔質性は、細菌およびウイルスのような微生物を含めた任意の微粒子状の不純物がこのような膜を通過するのを排除し、生育した根による貫入を防止するのにも役立つ。

親水性ポリマーで作製された親水性非多孔質膜から水が透析蒸発する速度は、他の因子の中でも水ではない側の水分含量に依存する。したがって、本発明の灌水系は自己制御されており、性質が「受け身」であり得、乾燥条件下では世路多くの水を植物に与え、湿気の多い条件下ではより少ない水を植物に与える。

所与の膜が水を伝達する速度を測定する標準的試験法は、ＡＳＴＭ−９６−９５−Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ＢＷであり、これは以前にＡＳＴＭ Ｅ−９６−６６−Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ＢＷとして公知であり、そのように命名されていたものであり、膜の水蒸気伝達速度（ＷＶＴＲ）を測定するのに使用されている。

本発明の根を変更する方法の目的のために好ましい膜には、親水性非多孔質膜の１種または複数の層が含まれる。

「親水性ポリマー」とは、国際標準化機構規格ＩＳＯ６２（アメリカ材料試験協会規格ＡＳＴＭ Ｄ５７０）に従って、室温で液体の水と接触したとき、水を吸収するポリマーを意味する。

本発明で使用する親水性非多孔質膜の調製に適した親水性ポリマーは、１種または数種のポリマーのブレンドであることが可能で、以下に記載したように、たとえば親水性ポリマーは、コポリエーテルエステルエラストマーまたはデュポン社（Ｅ Ｉ ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）から商標名Ｈｙｔｒｅｌ（登録商標）で市販されているポリマーのような２種以上のコポリエーテルエステルエラストマーの混合物、またはポリエーテル−ブロック−ポリアミドまたはＥｌｆ−Ａｔｏｃｈｅｍ Ｃｏｍｐａｎｙ ｏｆ Ｐａｒｉｓ、Ｆｒａｎｃｅから商標名ＰＥＢＡＸで市販されているポリマーのような２種以上のポリエーテル−ブロック−ポリアミドの混合物、またはポリエーテルウレタンまたはポリエーテルウレタンの混合物、またはポリビニルアルコールのホモポリマーまたはコポリマー、またはポリビニルアルコールのホモポリマーまたはコポリマーの混合物であることが可能である。

本発明における水蒸気伝達のために特に好ましいポリマーは、エステル結合によってｈｅａｄ−ｔｏ−ｔａｉｌ結合した多数の反復する長鎖エステル単位および短鎖エステル単位を有するコポリエーテルエステルエラストマーまたは２種以上のコポリエーテルエステルエラストマーの混合物であって、この長鎖エステル単位が下式によって表され、

前記短鎖エステル単位が下式によって表されるものである。

ここで、
ａ）Ｇは、ポリ（アルキレンオキシド）グリコールからの末端水酸基の除去後に残存する二価基であって約４００〜４０００の数平均分子量を有するものであり、
ｂ）Ｒは、ジカルボン酸からのカルボキシル基の除去後に残存する二価基であって３００未満の分子量を有するものであり、
ｃ）Ｄは、ジオールからの水酸基の除去後に残存する二価基であって約２５０未満の分子量を有するものであり、任意に
ｄ）このコポリエーテルエステルは、コポリエーテルエステルの全重量を基準にして、０〜６８重量パーセントの、このコポリマーエーテルエステルの長鎖エステル単位に取り込まれたエチレンオキシド基を含み、および
ｅ）このコポリマーエーテルエステルは約２５〜８０重量パーセントの短鎖エステル単位を含む。

この好ましいポリマーは、薄いが強い膜、フィルムおよびコーティングを製造するのに適している。好ましいポリマー、コポリエーテルエステルエラストマーおよびその製造方法は当業界で公知であり、例えば、少なくとも３５００ｇ／ｍ²／２４ｈｒのＷＶＴＲを持つコポリエーテルエステルエラストマーについては特許文献１に、または、４００〜２５００ｇ／ｍ²／２４ｈｒのＷＶＴＲを持つコポリエーテルエステルエラストマーについては米国特許第４７６９２７３号に開示されている。両方とも本明細書に参照文献として取り込まれる。

このポリマーは、抗酸化安定剤、紫外線安定剤、加水分解安定剤、色素または顔料、充填剤、抗菌試薬などと混合することができる。

膜として商業的に利用可能な親水性ポリマーを使用することは本発明の内容では可能であるが、２３℃、相対湿度５０％の空気を用いて、速度３ｍ／ｓにおいて、厚さ２５ミクロンのフィルムで測定されたＷＶＴＲが４００ｇ／ｍ²／２４ｈｒを超えるコポリエーテルエステルエラストマーを使用することがより好ましい。２３℃、相対湿度５０％の空気を用いて、速度３ｍ／ｓにおいて、厚さ２５ミクロンのフィルムで測定されたＷＶＴＲが３５００ｇ／ｍ²／２４ｈｒを超える市販のコポリエーテルエステルエラストマーで作製された膜を使用することが最も好ましい。

親水性ポリマーは、いくつかの方法によって任意の所望する厚さの膜に製造することができる。フィルム状の膜を作製するための有用かつよく確立された方法は、商用押し出しライン上でのポリマーの溶融押出し法である。簡単に言うと、ポリマーを溶融点まで加熱し、平面状または輪状のダイから押し出して、次にローラー系を使用してフィルムをキャスティングしたり、溶融物からフィルムをブロー成形したりすることが含まれる。

本発明に使用する膜は、支持物質の１種または複数の層を含むことができる。有用な支持物質には、ポリエチレン、ポリプロピレン、繊維ガラスのような水分に対して安定な有機ポリマーおよび無機ポリマーの繊維から構成されたものを含めた、水蒸気を透過できる織られた、織られていない、または結合された紙、布およびスクリーンが含まれる。この支持物質は、強度を増強し、かつ膜を保護する。この支持物質は、膜の片側または両側に配置するか、または２層以上の層の間に挟むことが可能である。片側のみに配置するとき、この支持物質は水源と接触させるか、または水源から遠ざけることが可能である。この支持物質は、典型的には、物理的損傷および／または光による分解から膜を最も保護するために、環境に暴露する膜の表面に配置される。

本発明の植物根生育の変更方法を実施するためには、水を根系が摂取できるように根に近接した膜の第１面から水が放出されることが必要である。この水の放出は、生育する植物の水の必要性および、存在するならば、栽培培地の性質に依存して連続的または間欠的であることが可能である。水を放出するために、したがって膜の第２面が水源と連絡することが必要である。この水源は、液体の水を大量に供給することができるか、または水を含んだ物質、たとえば湿潤した土壌などであることが可能である。本発明では、特に選択された膜が親水性非多孔質膜のとき、膜の通過が、適切な品質の水のみを根に供給することを意味するので、膜の第２面と接触する水の品質は重要ではない。

本発明の植物根生育の変更法を実施するには、根の生育中にこの膜が主要な水源であることが好ましい。根の生育中にこの膜が実質的に唯一の水源であることがより好ましい。さらに、栽培培地が存在するならば、発達する根が実質的に全ての水分を膜から直接に摂取して、栽培培地中に保持された水分は摂取しないように、栽培培地自体は（たとえば、その物理的特性によって、またはそれをよく乾燥させるために、それがよく排水性されているか、または十分によく喚起されていることによって）実質的な水分を保持しないことが好ましい。

本発明の植物根生育の変更法は、たとえば少なくとも部分的に適切な膜から構成された容器を形成し、水を入れ、次いで浸水しすぎず、他の水源（たとえば、雨、灌水系、周りの湿潤した土壌）から水を受容することがあまりない地面のある領域にこれを置き、次いで根が生育するにつれて水を放出する適切な膜から成る容器の少なくとも一部に根が近接するように、この地面に少なくとも１個の種子または苗木を植えることによって実施することが可能である。使用する地面は他の水源からあまり水を受容することがない領域の（たとえば、その領域が覆われているために、地面が非常に乾燥しているか、または多孔性であるか、またはほとんど雨が降らない）自然の地面（畑、庭など）であることが可能である。あるいは、他のいずれの水源からも水分を受容しない「グローバッグ」または非液体栽培培地を含む鉢のような人工的生育領域であることが可能である。

あるいは、本発明の植物根生育の変更法は、水が膜を通過することによってのみ実質的に根に到達できるように、発達した根系、および任意に支持栽培培地を、少なくとも一部が適切な膜で構成される水不透性物質中で囲うことによって実施することが可能である。この実施形態では、植物根を囲う物質は、専ら適切な膜から構成することができるか、または、適切な膜で物質の実質的な部分を形成することができる。既に論じたように、根系に面していない膜の少なくとも一部は水供給源と連絡していることが必要である。本発明のこの実施形態を実施する一手段は、地面の領域に孔を掘り、その孔に適切な膜を並べることである。次いで、この孔を（既に掘削した物質を使用するか、または適切な栽培培地で置き換えて）充填し、少なくとも１個の種子または苗木をこの充填された孔に植えることができる。次に、（地面の領域が通常湿潤であれば）自然滲出によって、または膜によって限定された領域の外側での、水の地面への人工的な添加によって水が膜に供給されうる。次に、この水は膜から栽培培地内へ通過し、根に到達するだろう。あるいは、堅い構造物（たとえば、多孔質植木鉢または穴を有する非多孔質植木鉢）に膜を並べ、次いで栽培培地を充填し、少なくとも１個の種子または苗木を植えることが可能である。次いで、水が堅い構造物を通過し、膜を通過し、そして栽培培地内に入って、植物の根が生育するにつれて水が植物の根によって摂取されるように、この構造物を水中に直接置くか、または水を供給する湿潤培地中に置く。あるいは、別の膜の必要性を除去するために、この堅い構造物自体の少なくとも一部を膜で構成することが可能である。

本発明の植物根生育の変更方法の前記実施形態では、穴および／または堅い容器の大きさおよび形状は、植物の根が発達中に適切な膜に近接するように釣り合ってなければならないこと以外は重要ではない。同様に、膜の大きさに関しては、発達する根系に十分な水を供給するために十分な表面を有することのみが必要とされる。膜の好ましい厚さは、膜を調製するために使用された物質および必要な水伝達速度に依存するが、好ましい厚さは一般的に１０ミクロンと５００ミクロンとの間、たとえば２５ミクロンである。

本発明の方法によって適切な膜の近くで発達した根を囲うことによって、根自体が商品である場合（たとえば、ラディッシュまたはニンジン）、有利となるように根の形状を綿密に制御すること（大きさ、形状などの最適化または標準化）が可能である。

本発明の植物根生育の変更方法を実施する更なる手段は、適切な膜の第１面に１個または複数の種子を直接散布することである。次いでこの膜の反対面を水源と接触させ（たとえば、膜を水表面上に浮遊させることによって）、根が膜の近接で生育するように種子を発芽させる。必要に応じて、植物が生育するにつれて（発芽初期または発芽後に）植物を支持するために栽培培地を提供することが可能である。

根が適切な膜の近接で生育するとは、一旦生育したら根の大部分が膜と直接接触するか、または膜に非常に近接することを意味する。好ましくは、生育した根の少なくとも２５重量％が膜と接触するか、または１０ｍｍ以内にあり、より好ましくは生育した根の少なくとも５０重量％が膜と接触するか、または１０ｍｍ以内にあり、最も好ましくは生育した根の少なくとも７５重量％が膜と接触するか、または１０ｍｍ以内にある。

根は適切な膜と非常に近接するように生育するか、または接触して生育するが、著しい損傷を与えずに根を膜から取り出せるように、根が膜に貫入しないことが本発明の特徴である。

本発明の根の生育の変更方法の利益を受ける植物の種類には、
（ａ）限定はしないが、ピーナツ、ニンジン、ジャガイモ、ビートの根、アメリカボウフウ、ラディッシュなどを含めた大きな商用の食品用作物、
（ｂ）限定はしないが、ショウガ、ウコン、西洋ワサビ、甘草などを含めたフレーバおよびスパイス用に生育させた根を有する作物、
（ｃ）限定はしないが、ウコン、インジゴなどを含めた色素抽出用に収穫される根を有する作物、
（ｄ）限定はしないが、ゴボウ、コンフリー、ゲンチアナ、ヤクヨウニンジン、トコン、ワレリアナなど（表１参照）を含めた薬学的特性またはホメオパシー特性の抽出のために収穫される根を有する作物、および
（ｅ）他の植物の生育を制御したり、雑草などの定着を防止したりするために使用することが可能な有用な物質を、土壌中に滲出することによって、生成する根を有する作物が含まれる。アレロパシー作用のある化学物質または他感作用物質として知られるこれらの物質は、限定はしないが、ライムギ、コメ、モロコシ（ｓｏｒｇｈｕｍ）、カラシ植物、ツツジ科の低木、クログルミの木またはトウダイグサを含めた植物（表２参照）によって生成される。

本発明の植物根から滲出された物質を収集する方法を実施するために、根の周りを障壁物質で囲って、滲出された物質が損失しない領域を根の周りに作り出す必要がある。取り囲む物質の少なくとも一部は、根に水を供給するために水源と連絡しているが、滲出された物質を外に出さない適切な膜である。この方法では、根は好ましくは天然または人工の栽培培地、最も好ましくは液体、たとえば水栽培培地または水で囲まれる。滲出された物質は、栽培培地を除去し、滲出された物質の性質に依存して適切な化学的回収技法（たとえば、蛋白質回収方法、クロマトグラフィなど）を施すことによって根の周りの領域から収集することが可能である。この方法での使用に適した植物には、生育中根から有用な物質（たとえば、アレロパシー作用のある化合物）を放出する植物全て、たとえば前記の表２に挙げた植物が含まれる。

実施例１
図１に概略的に示したように、底面に８個の孔２を有するプラスチック製の高さ８ｃｍ、直径８ｃｍの５個の非多孔質植木鉢１に植木鉢用土壌３を充填して、２個のラディッシュの種子を植えた。植木鉢は全て規則正しく水道水を給水した。

２週間後、植物は全て発芽し、植木鉢にはそれぞれ２本のラディッシュの苗４が含まれた。無作為に１個の植木鉢を選択して、この植木鉢を注意深く根鉢および土壌から除去した。ポリエーテルエラストマーの押出しフィルムで作製された厚さ５０ミクロンの非多孔質親水性膜５を使用して土壌３が完全にこの膜のポットライナー５で囲まれるように根鉢および土壌を包み、次いでこの集合体を植木鉢１に戻した。この鉢を大きなプラスチック容器６に入れ、この容器６が植木鉢１を囲むようにした。図２に概略的に示したように、液体の水が土壌３に到達するのを親水性膜５が妨害するように、水道水７を周囲容器６と植木鉢１の間の間隙に注いだ。周囲容器の水の高さは、水の高さが植木鉢の土壌の高さのすぐ下になるようにいっぱいに維持するが、さらに水を土壌に直接添加することはしなかった。ラディッシュ苗４を含む他の４個の植木鉢１は、通常通り、すなわち正常に成長するまでラディッシュ植物に適した間隔で土壌３に注水することによって給水した。５種の植物全てを周囲温度および湿度に維持して、毎日監視した。

さらに約４週間すると、５種の植物全ては良好に生育し、内側を覆った鉢および覆っていない鉢で生育した植物の間に差は全く認められなかった。

次いで、根の状態を検査するために植物を含んだ栽培培地を注意深くそれぞれのポットから除去したところ、内側を覆った鉢と覆っていない鉢の間には重大な差があることが発見された。

内側を覆わなかった鉢では、栽培培地は非常に湿っており、毛状の根のきわめて入り組んだ塊が生育培地全体に貫入するように、通常の方法で植物の根が生育した。これらの根を栽培培地から分離することは非常に困難で、細い根のほとんどは損傷を受け、植物から完全に脱落した。

内側を覆った鉢では、栽培培地はよく乾燥しており、根は親水性の膜に近接したり、直接接触して生育したシート状の構造としてすぐに見てわかるように、著しく異なった様式で生育した。栽培培地本体に入り込んだ根はほんのわずかで、したがって根はほとんど損害を与えることなく栽培培地から非常に容易に分離できた。根のさらに多くの部分は、内側を覆っていない鉢の場合に必要な強く篩うことおよび分離することをしなくても、栽培培地から集めることができた。

実施例２
図３および４（それぞれ１個の植木鉢３１を示している）を参照すれば、テラコッタまたはプラスチック製の長さ６０ｃｍ、幅１５ｃｍ、高さ１５ｃｍの植木鉢１２個の全てに、一方の長手側に沿ってアクリル製の窓３２を取り付け、植物が生長するにつれて内部で根３０が発達するのを観察できるようにした。テラコッタ植木鉢は、植木鉢壁から水分を最も迅速に拡散させ、したがって生長する植物の周りのより大量の土壌の影響をシミュレートしており、一方プラスチックポットはより多くの水分を土壌中に保持するので、より好ましい生長環境を提供する。これらの植木鉢で使用された土壌３３は、１％Ｎ−Ｐ−Ｋ肥料をペレット状で添加し、水分含量を１０％と１５％との間にしたサッサフラス砂質壌土であった。植木鉢を準備し、以下に説明したようにトウモロコシ（ｍａｉｚｅ）、モロコシおよびアルファルファの苗を植えた。これら３種の植物は、水摂取効率が大きく異なることが特徴であるので使用した。すなわち、モロコシは最も効率が良く（すなわち、１単位のバイオマスが生長するために使用する水の量が最も少ない）、アルファルファは効率が最も悪く、トウモロコシの水使用効率は２種の中間であった。植木鉢全てを夏の数カ月の間温室に置いた。測定された温室内の空気の最高温度は、典型的には３０℃を上回っていた。

図３を参照すれば、実験１、２、５、６、９および１０それぞれについて、植木鉢の底部に深さ約１ｃｍの土壌を入れた。次いで、厚さ約５０ミクロンのポリエーテルエステルエラストマーのシートで作製された長さ約３０ｃｍ、表面積約２６５ｃｍ²の密封した円柱状の膜の袋３４を、土壌層の上に水平に横たえるように置いた。各円柱状の袋は、ある長さのプラスチック製ホース３５を備えており、これをその側面に空けられた小さな穴３６から外に取り出して、水密のシール（図示せず）で水の瓶３７に連結した。次いで、膜の袋が土壌の高さの下約１０ｃｍの深さに埋まるように、この植木鉢に土壌を充填した。植木鉢内の土壌中の水源が膜の袋の壁を通してのみになるような方法で、この袋に毎日脱イオン水３８を補充した。図３に示したように、３本の苗３９を各植木鉢の両端および中間に配置して生育させた。

実験３、４、７、８、１１および１２の各植木鉢に土壌を充填し、図４に示したように３本の苗４１を各植木鉢の両端および中間に配置して生育させた。根４０はアクリル製の窓から観察することができた。この植物には通常通りに上から脱イオン水を灌水した。

１２種の実験における根の生育パターンを経時的に観察した。結果を表３に示した。結果から、明らかに、親水性膜の袋から灌水した植木鉢の根は、植物の性質および使用した植木鉢の性質とは無関係に、主にこの袋の表面の周りに生育した。これらの実験１、２、５、６、９および１０の根の形状はマット構造をしており、いくつかの太い根および細い根が袋の表面上に沿っていたが、袋の材料に貫入することはなかった。

対照的に、通常通りに灌水した植物の根は、水および栄養素を摂取するために土壌領域全てを探索するように生育した。

Claims (4)

1. 膜によって囲まれた栽培培地中で植物根を生育させ、これによって、水分がその膜から前記栽培培地中に放出されると同時に植物根から滲出された物質がその膜によって栽培培地中に保持されるようにして、植物の根から滲出された物質を収集する方法であって、その膜が疎水性多孔質膜または親水性非多孔質膜であることを特徴とする方法。
2. 膜が親水性膜であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 親水性膜がコポリエーテルエステルエラストマー、ポリエーテル−ブロック−ポリアミド、ポリエーテルウレタン、ポリビニルアルコールのホモポリマーまたはコポリマー、またはそれらの混合物から選択されるポリマーを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 親水性膜がエステル結合を介してｈｅａｄ−ｔｏ−ｔａｉｌ結合された多数の反復する長鎖エステル単位および短鎖エステル単位を有する１種または複数のコポリエーテルエステルエラストマーを含み、前記長鎖エステル単位が下式によって表され、
   

   

   前記短鎖エステル単位が下式によって表される
   

   

   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
   （式中、Ｇは、ポリ（アルキレンオキシド）グリコールから末端水酸基を除去した後に残存する二価基であって約４００〜４０００の数平均分子量を有するものであり、
   Ｒは、ジカルボン酸からカルボキシル基を除去した後に残存する二価基であって３００未満の分子量を有するものであり、
   Ｄは、ジオールから水酸基を除去した後に残存する二価基であって約２５０未満の分子量を有するものであり、
   コポリエーテルエステルは、コポリエーテルエステルの全重量を基準にして、０〜６８重量パーセントの、コポリエーテルエステルの長鎖エステル単位に取り込まれたエチレンオキシド基を含み、そして
   コポリエーテルエステルは、約２５〜８０重量パーセントの短鎖エステル単位を含む。）

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