植物栽培培養(yǎng)介質(zhì)和使用其的植物栽培裝置和植物栽培方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及植物栽培介質(zhì)和包括該植物栽培介質(zhì)的植物栽培裝置和方法，所述植 物栽培介質(zhì)可W代替?zhèn)鹘y(tǒng)±壤和巖棉用于栽培各種作物，如蔬菜、水果、谷物等，包括開花 植物和根用蔬菜。
【背景技術(shù)】
[0002] 不使用±壤栽培作物的水栽法沒有來自連作的損害，不受±壤病害和生長條件影 響，并有利于栽培環(huán)境的控制和營養(yǎng)素與水的管理。水栽法還實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和勞力節(jié)省，并且 因此作為提供高作物清潔度和肥效的栽培方法引起關(guān)注。
[0003] 浸泡在水中的用于水栽法的固體介質(zhì)需要具有一定程度的耐水性并具有透水性、 保水能力、透氣性、強(qiáng)度等。例如，通過將成型為纖維的天然石材(主要是玄武巖)捆扎而得 的巖棉傳統(tǒng)上已知是用于水栽法的固體介質(zhì)。
[0004] 在水栽法中，由于根部固定在固體介質(zhì)內(nèi)，可能需要用新鮮固體介質(zhì)更換該固體 介質(zhì)。但是，使用巖棉作為固體介質(zhì)的不利之處在于再循環(huán)困難。此外，由于巖棉是無機(jī)物 質(zhì)，沒有處置用過的巖棉的有效方法。目前采用的處置用過的巖棉的方法包括將用過的巖 棉作為工業(yè)廢物丟棄的方法，和將用過的巖棉少量準(zhǔn)到稻田中的方法。但是，使用運(yùn)些方法 處置用過的巖棉是有限的。此外，由于巖棉具有過大保水量并含有大量水，根用蔬菜不能變 大，并且因此難W栽培。因此，需要保持植物栽培介質(zhì)中所需的物理性質(zhì)，如耐水性、透水 性、保水能力、透氣性、強(qiáng)度等，物理化學(xué)穩(wěn)定并且能使作物充分生長并且環(huán)境危害較低的 介質(zhì)。
[000引日本專利公開8-28028UPTD 1)公開了含有聚乙締醇的植物栽培介質(zhì)。PTD 1描述 了，例如，使用具有98摩爾%或更高的皂化度的完全皂化的聚乙締醇樹脂作為木炭粉的粘合 劑。PTD 1還描述了運(yùn)樣的具有98摩爾%或更高的皂化度的完全皂化的聚乙締醇樹脂盡管親 水，但不易溶于水，并在其用作木炭粉的粘合劑時(shí)，獲得在木炭粉粒子表面上具有改進(jìn)的水 可濕性并且在浸泡在水中時(shí)不容易巧塌的介質(zhì)。但是，即使使用具有98摩爾%或更高的皂化 度的完全皂化的聚乙締醇樹脂，但其仍是水溶性聚合物，并且因此，PTD 1中描述的介質(zhì)的 長期使用造成聚乙締醇樹脂的逐漸洗脫，W使作物的長期生長困難。
[0006] 日本專利公開2-109920(PTD 2)也描述了使用顆?；蛩樾夹问降亩嗫撞牧献鳛榻?質(zhì)的水栽法，其中考慮到其保持吸水性和吸濕性的能力，該多孔材料優(yōu)選由聚乙締醇作為 原材料制成。但是，如上所述，由于聚乙締醇是水溶性聚合物，其在濕條件下具有差的長期 穩(wěn)定性。由于其難W保持該介質(zhì)的形狀，聚乙締醇因此對于作物的長期生長缺乏實(shí)用性。
[0007] 日本專利公開6-98627(PTD 3)公開了含有吸水凝膠的芳香人工介質(zhì)，所述吸水凝 膠通過將水和香料并入吸收性材料中獲得。PTD 3描述了乙締-乙締醇共聚物可用作該吸收 性材料。乙締-乙締醇共聚物的使用可防止與上述聚乙締醇相似的逐漸洗脫。
[000引申請人在WO 2012/108374(PTD 4)中提出含有乙締-乙締醇共聚物碎屑的植物栽 培介質(zhì)。PTD 4中描述的運(yùn)種植物栽培介質(zhì)可用作能使作物充分生長的植物栽培介質(zhì)，再循 環(huán)能力優(yōu)異并可重復(fù)使用，在使用后容易通過焚化等丟棄并且環(huán)境危害較低。
[0009] 引用列表 專利文獻(xiàn) PTD 1:日本專利公開8-280281 PTD 2:日本專利公開2-109920 PTD 3:日本專利公開6-98627 PTD 4:W0 2012/108374。
[0010] 發(fā)明概述 技術(shù)問題 但是，關(guān)于含熱塑性樹脂的植物栽培介質(zhì)，沒有充分的發(fā)現(xiàn)。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題， 熱塑性樹脂的抑變化改變向使用該植物栽培介質(zhì)栽培的植物供應(yīng)的水的抑，運(yùn)影響植物的 生長條件。
[0011] 為解決上述問題作出本發(fā)明，且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供無論植物類型如何都能 使植物有效生長的植物栽培介質(zhì)和包括該植物栽培介質(zhì)的植物栽培裝置和方法。
[0012] 問題的解決方案 本發(fā)明人關(guān)注該植物栽培介質(zhì)中所用的熱塑性樹脂的pH變化并發(fā)現(xiàn)，通過將抑規(guī)定在 特定范圍內(nèi)，可W提供無論植物類型如何都能使植物生長的植物栽培介質(zhì)，由此完成本發(fā) 明。本發(fā)明如下概述。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)是包含含有乙締單元和丙締單元的至少一種的熱塑 性樹脂的植物栽培介質(zhì)，通過用50毫升95°C的離子交換水處理10克熱塑性樹脂4小時(shí)而得 的提取物具有不小于4和不大于9的在25 °C下的pH。
[0014] 在根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)中，優(yōu)選使用含熱塑性樹脂的碎屑。
[0015] 在根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)中，該熱塑性樹脂優(yōu)選是在其總結(jié)構(gòu)單元中含有20 摩爾%或更多的乙締單元和丙締單元的至少一種的締控共聚物。
[0016] 在根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)中，該熱塑性樹脂優(yōu)選含有乙締-乙締醇共聚物。
[0017] 在根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)中，該碎屑在形狀上為柱形、扁平形或薄片形，并在 柱形碎屑的側(cè)面上、在扁平形碎屑的取較短邊方向?yàn)橹型汀⑤S的圓周方向上的曲面上或在薄 片形碎屑的主面上具有0.05 Mi或更大的如根據(jù)JIS B 0601測量的算術(shù)平均粗糖度(Ra)。
[0018] 在根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)中，算術(shù)平均粗糖度為0.05 Mi至10 Ml。
[0019] 在根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)中，該植物栽培介質(zhì)優(yōu)選具有相對于100毫升體積 計(jì)不小于5克和不大于50克的保水量。
[0020 ]本發(fā)明還提供包括上述根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)的植物栽培裝置。
[0021 ]本發(fā)明還提供包括上述根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)的植物栽培方法。
[0022] 本發(fā)明的有利效果 根據(jù)本發(fā)明，如下述實(shí)施例和對比例中證實(shí)的，在各種作物，如蔬菜、水果、谷物等，包 括開花植物和根用蔬菜的栽培中，運(yùn)些作物可W W高效率充分生長。此外，根據(jù)本發(fā)明，可 W提供再循環(huán)能力優(yōu)異并可重復(fù)使用，在使用后容易通過焚化等丟棄并且環(huán)境危害較低的 植物栽培介質(zhì)。
[0023] 附圖簡述 圖1(a)至(C)是各自圖示說明根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)中所用的碎屑的形狀的示意 圖，其中圖1(a)圖示說明柱形，圖1(b)圖示說明扁平形，且圖I(C)圖示說明薄片形。
[0024] 圖2是示意性圖示說明在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中的植物栽培裝置1的圖。
[0025] 實(shí)施方案的描述 根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)包含含有乙締單元和丙締單元的至少一種的熱塑性樹脂。 根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)的形式不受限制，只要其包含運(yùn)種熱塑性樹脂。該植物栽培介 質(zhì)可W是許多熱塑性樹脂碎屑的床的形式或包含熱塑性樹脂的無紡織物的形式。但是，考 慮到植物生長效率，優(yōu)選使用熱塑性樹脂碎屑。
[0026] 在根據(jù)本發(fā)明的植物栽培介質(zhì)中，通過用50毫升95°C的離子交換水?dāng)埌韬吞崛?0 克熱塑性樹脂4小時(shí)而得的提取物具有不小于4和不大于9的在25°C下的pH。抑下限優(yōu)選為 4.3，更優(yōu)選4.5，且還更優(yōu)選4.7。抑上限優(yōu)選為8.8，更優(yōu)選8.5，且還更優(yōu)選7.5。本文所用 的術(shù)語"離子交換水"是指使用陽離子交換樹脂(其用氨離子替換原水中所含的陽離子)和 陰離子交換樹脂(其用氨氧根離子替換原水中所含的陰離子)除去離子的純凈水。如果提取 物的抑小于4,則在植物中可能出現(xiàn)根腐，并且如果pH超過8,則可能損害植物根的伸長。下 面在實(shí)施例中將描述測量抑的特定方法。
[0027] 當(dāng)上述熱塑性樹脂碎屑用作植物栽培介質(zhì)時(shí)，其堆密度的下限優(yōu)選為0.1克/立方 厘米，且更優(yōu)選0.2克/立方厘米。其堆密度的上限優(yōu)選為1.1克/立方厘米，且更優(yōu)選0.9克/ 立方厘米。如果該碎屑的堆密度小于0.1克/立方厘米，則根用蔬菜的根不容易增大，且如果 該碎屑的堆密度超過1.1克/立方厘米，則傾向于損害植物根的伸長。下面在實(shí)施例中將描 述測量碎屑的堆密度的特定方法。
[0028] 盡管根據(jù)本發(fā)明的熱塑性樹脂可W是含有乙締單元和丙締單元的至少一種的任 何熱塑性樹脂，但也可W是均聚物，如聚乙締(PE)、聚丙締(PP)等，該熱塑性樹脂優(yōu)選是在 其總結(jié)構(gòu)單元中含有20摩爾％或更多（更優(yōu)選20至60摩爾％，且還更優(yōu)選22至58摩爾％)的乙 締單元和丙締單元的至少一種的締控共聚物。當(dāng)該締控共聚物含有20摩爾％或更多的乙締 單元和丙締單元的至少一種時(shí)，獲得在濕條件下優(yōu)異的長期穩(wěn)定性，并可W在種植作物中 長期保持該介質(zhì)的形狀。如果乙締含量落入上文規(guī)定的范圍W下，則所得植物栽培介質(zhì)將 具有差的耐久性，且該乙締-乙締醇共聚物在長時(shí)間連續(xù)使用時(shí)可能洗脫。如果乙締含量落 入上文規(guī)定的范圍W上，則所得植物栽培介質(zhì)可能具有降低的親水性或強(qiáng)度。
[0029] 含有乙締單元和丙締單元的至少一種的熱塑性樹脂的實(shí)例可包括聚乙締、聚丙 締、乙締-丙締共聚物、乙締-乙締醇共聚物、乙締和具有4個(gè)或更多個(gè)碳原子的a-締控的共 聚物、乙締-乙締醋共聚物、乙締-丙締酸醋共聚物和通過用不飽和簇酸改性上述任一種或 通過用其衍生物接枝改性上述任一種或通過用馬來酸酢改性上述任一種而得的那些。在上 述運(yùn)些中，乙締-乙締醇共聚物是優(yōu)選的。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的碎屑可W僅由乙締-乙締醇共聚物制成，或可W與其它一種或多種 樹脂組分，例如各種聚締控(聚乙締、聚丙締、聚-1-下締、聚4-甲基-1-戊締、乙締-丙締共聚 物、乙締和具有4個(gè)或更多個(gè)碳原子的a-締控的共聚物、乙締-乙締醋共聚物、乙締-丙締酸 醋共聚物和通過用不飽和簇酸改性上述任一種或通過用其衍生物接枝改性上述任一種或 通過用馬來酸酢改性上述任一種而得的聚締控等）、各種尼龍(尼龍-6、尼龍-66、尼龍-6/66 共聚物等）、聚氯乙締、聚偏二氯乙締、聚醋、聚苯乙締、聚丙締臘、聚氨醋、聚縮醒、改性聚乙 締醇等形成組合物?；谝揖?乙締醇共聚物和其它一種或多種樹脂組分的總質(zhì)量計(jì)，乙 締-乙締醇共聚物的含量優(yōu)選為3質(zhì)量%或更高，更優(yōu)選5質(zhì)量%或更高，且還更優(yōu)選10質(zhì)量％ 或更高，因?yàn)樗弥参镌耘嘟橘|(zhì)將具有改進(jìn)的保水量。
[0031] 在根據(jù)本發(fā)明的碎屑中，上述其它一種或多種樹脂組分的表面可W被乙締-乙締 醇共聚物涂布。該乙締-乙締醇共聚物的涂層厚度優(yōu)選為0.1微米或更大，更優(yōu)選0.3微米或 更大，且還更優(yōu)選0.5微米或更大。如果該乙締-乙締醇共聚物的涂層厚度小于