木质培养土和培养土
阅读说明：本技术 木质培养土和培养土 (Wood culture soil and culture soil ) 是由 岩竹淳裕 石黑成纪 辻真辉 阿部美聪 水岛邦具 于 2019-07-09 设计创作，主要内容包括：本公开提供一种木质培养土,其通过以未堆肥的植物碎片为主体,用含有柠檬酸和硫酸铁的药液进行改性而制造。该药液以使柠檬酸的重量相对于硫酸铁的重量的含有比率为0.05以上的方式来制备。(Disclosed is a woody culture soil which is produced by modifying a non-composted plant chip mainly with a chemical solution containing citric acid and iron sulfate. The chemical liquid is prepared so that the content ratio of citric acid to iron sulfate is 0.05 or more.)
技术领域
这里公开的技术涉及木质培养土和培养土。
背景技术
椰子壳的粉碎物、泥炭苔藓等以植物纤维为原材料的轻质培养土经常被用于农业、园艺等。这样的以植物纤维为原材料的培养土不仅重量轻，而且利用其纤维成分，还有能够提高栽培时的孔隙率且还有保水性、透水性优异的优点。需要说明的是，本说明书中提及的“培养土”是概念性的，是指构成用于栽培植物的基础的原材料。
但是，在这样的植物纤维中含有多酚成分(单宁等通过水解而产生没食子酸等多酚酸的混合物)，其存在阻碍植物成长的问题。
因此，在制造以植物纤维为原材料的培养土时，通过长期露天堆积而暴露于雨水中或浸渍于水槽中来进行去除多酚成分的操作。这样的处理不仅需要时间和精力，而且如果不进行适当的管理，品质就会发生偏差。因此，在利用这些植物纤维作为培养土时，提出了使多酚成分与铁离子反应而使其失活的方法(专利文献1、2)。
例如，在专利文献1中，将椰子壳在硫酸亚铁的水溶液中浸渍2周之后，用氢氧化钙调节pH，并进行干燥、粉碎，从而形成培养土。另外，在专利文献2中，将椰子的果肉在装有铁板等的水槽中浸渍1夜之后，反复进行压榨和浸渍，进行干燥、裁断，从而形成水培用的垫子。
通常利用经堆肥(使其自然发酵)的木材作为培养土，但对于堆肥而言，存在需要长的保管时间和广阔的保管场所的问题。因此，还提出了以未堆肥的木材为原材料的培养土(木质培养土)(专利文献3、4)。
即，专利文献3中公开了一种用压缩式粉碎机将修剪下来的树木的树干、树枝、树叶粉碎而还原为土壤的方法。专利文献4中公开了一种由将木材进行蒸煮爆碎处理而得到的木质解纤物构成的土壤改性材料。木材中也含有单宁，但在专利文献3、4中没有考虑到单宁。
通过将专利文献1、专利文献2的技术应用于专利文献3、4的技术，也有可能去除木材中所含的单宁。但是，即使在这样的情况下，仍然需要时间和精力，因此尚有改善的余地。进而，本发明的发明人们经过研究发现，硫酸铁对单宁的失活有效，但其本身会阻碍植物的成长。
另外，二价铁有发生氧化而成为三价铁的倾向，对于硫酸铁而言，如果以水溶液的状态保管，则会在一天内生成红褐色的三价铁盐沉淀物。如果水溶液生成红褐色的沉淀物，则与单宁的反应性降低，因此不仅有可能通过基于浸渍进行的使单宁失活的处理无法实现预期失活，而且使用后大量产生硫酸铁水溶液(严格来讲，含有因氧化而无法期待木材中的单宁失活的三价沉淀物的水溶液)，也难以再利用。
因此，本发明的发明人们先提出了能够解决这些问题的技术(专利文献5)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-89422号公报
专利文献2：日本特开2004-166524号公报
专利文献3：日本特开平10-130084号公报
专利文献4：日本特开2006-6254号公报
专利文献5：日本特开2018-117589号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在先提出的技术中，在将木材粉碎而形成的木材碎片中，添加足够量的柠檬酸铁铵。由此，一边稳定且有效地防止植物的成长阻碍一边使单宁失活，从而制造能够良好地栽培植物的木质培养土。柠檬酸铁铵被指定为食品添加剂，不仅能够在培育农作物的农业中安全使用，而且水溶液非常稳定，即使在30天以上的长期保管的情况下也稳定。因此，对于先提出的技术而言，在使柠檬酸铁铵与木质材料接触时，有助于使单宁长期失活，因此，从植物栽培的观点来看也没有问题。
但是，对于如木质培养土那样的农业资材而言，成本极其重要。如果成本不廉价到与成本效用相称的程度，则难以实用化。在这方面，柠檬酸铁铵用于农业资材是昂贵的，因此，先提出的技术在成本观点有改善的余地。
因此，本发明的发明人们为了改善这一点，对木质材料的改性药液等进行各种各样的研究。
这次，进一步深入研究，结果发现可得到通用性更优异、更适合植物栽培的木质培养土。
因此，本公开的技术的主要目的在于提供这样的木质培养土。
用于解决技术问题的方法
硫酸铁被指定为食品添加剂。硫酸铁对木质培养土所含的有害的多酚成分的改性有效，但如果形成水溶液则容易生成红褐色的沉淀。因此，难以得到与制备水溶液而使用的硫酸铁的量相称的效果。另一方面，如果预测氧化-沉淀而过量添加硫酸铁，则由于残存在木质培养土中的硫酸铁的作用，引起植物的发芽阻碍、成长阻碍。作为原因之一，可确认在植物的成长中需要磷酸，而木质培养土所含的过量的硫酸铁与土壤中的磷酸发生反应，从而植物无法吸收磷酸的问题。
在先开发的技术中，在为了使木材中的单宁长期失活而在使最低限的量的硫酸铁螯合的状态下，使其与木质材料接触。由此，确认能够稳定且长期地对多酚成分进行改性，并且能够良好地栽培植物，从而实现廉价且有效的改性药液等。
这次公开的技术之一涉及一种木质培养土，该木质培养土通过以未堆肥的植物碎片为主体，用含有柠檬酸和硫酸铁的药液(改性药液)进行改性而制造。
所述药液以使所述柠檬酸的重量相对于所述硫酸铁的重量的含有比率为0.05以上的方式来制备。
需要说明的是，这里提及的“硫酸铁”主要是指硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，但是也可以是硫酸铁。在为硫酸铁的情况下，前述含有比率只要基于去除水合水的重量进行换算即可。
这里提及的“堆肥”包括通常提及的“堆肥”或“露天曝晒”的定义。
即，“堆肥”是指将包含容易发生反应的有机废弃物的木质的植物材料(木质材料)分解到能够安全地还原于土壤的水平。容易发生反应的有机废弃物(豆粕、豆饼、家畜的粪便、落叶等)当保持未腐熟的状态直接放入土壤中时，会消耗土壤中的大量氧而发生分解。由此会引起土壤缺氧，对农作物、土壤生态体系带来大的打击。由于堆肥的进程根据土壤中的微生物的种类、所含有的有机物、进一步说降雨量、温度等条件而不同，因此将经过数年～数十年堆肥而成的堆肥称为“熟肥”，工业上得到熟肥需要漫长的岁月，另一方面，关于没有完全成熟的堆肥，包含根据堆积的量、堆积时的场所、雨量、气温等，基于微生物产生的有机物的堆肥的程度有所不同这样不确定的工序。
另外，“露天曝晒”是在室外露天堆放、堆积木质材料，通过连续数年的风吹雨打从而冲刷掉木材中的水溶性成分的方法。木质材料、特别是针叶树(杉树、红松、冷杉、柏树等)包含大量的多酚成分(单宁等)，通过微生物难以分解。另一方面，已知这些单宁会阻碍植物的成长、微生物的增殖。通过露天曝晒粉碎的木质材料来冲刷掉木材中的水溶性成分，从而不仅能够冲刷掉阻碍植物的成长的单宁成分，而且还能够使微生物的作用活化。然而，包含根据堆积的量、堆积时的场所、雨量、气温等，水溶性成分被冲刷掉的程度有所不同这样不确定的工序。
即，未堆肥的植物碎片中包含对植物的成长有害的多酚成分，因此无法直接用于木质培养土。与此相对，如果将硫酸铁作用于多酚成分，则能够使多酚成分失活。
由于必须使少量的硫酸铁均匀地作用于大量的植物碎片，因此，硫酸铁通常以药液的形式进行使用。然而，如上所述，硫酸铁容易生成沉淀，且如果过量残留会引起植物的发芽阻碍、成长阻碍。
与此相对，通过加入柠檬酸，能够使硫酸铁螯合，从而在药液中硫酸铁作为能够与单宁反应的二价铁长期稳定。通过使植物碎片与以二价状态维持的未反应的硫酸铁接触(并存)(称为“养护”)，从而逐渐进行多酚成分的失活。因此，优选在植物碎片经药液处理后，确保至少1周左右的养护期间。通过确保养护期间，能够充分实现多酚成分的失活，且能够制造高品质的木质培养土而不产生废液。
与此相对，以在该木质培养土的药液中，柠檬酸的重量相对于硫酸铁的重量的含有比率为0.05以上的方式来制备。详细情况后述，由此，通过至少在养护期间，使木材碎片与未反应的硫酸铁接触，从而多酚成分的失活逐渐进行。因此，以未堆肥的植物碎片为主体，能够在工业上稳定地制造高品质的木质培养土而无需经过“堆肥”这样的不确定的工序。
前述植物碎片可以包含树皮或椰子壳。树皮或椰子壳等在木质材料中也包含大量的多酚成分。因此，作为木质培养土的材料，通常不适合，一般被丢弃。
但是，本发明的发明人们推进进一步研究发现，即使是这样的含有大量多酚成分的木质材料，也可得到良好的木质培养土(参照后述的“关于树皮的使用”)。
在这样的情况下，可以以使前述含有比率为0.3以下的方式制备。
如果以使上述的含有比率为0.3以下的方式来制备，则能够实现稳定的多酚成分的失活，能够制造高品质的木质培养土。
在所述木质培养土中，可以还包含憎水抑制剂。
本公开的另一个技术涉及植物栽培用的培养土，其特征在于，包含上述的木质培养土。
这里，植物栽培用的培养土是指用于植物的栽培用的培养土。对于培养土而言，如市售品那样，有可以预先在培养土中配合各种资材且能够直接使用的形态、分别取得培养土与赤玉土、泥炭苔藓、蛭石、鹿沼土之类的其它资材混合后使用的形态，这里提及的植物栽培用的培养土包含其中任一种形态。
另外，肥料、pH调节剂、各种轻量资材、憎水抑制剂等，只要是通常用于育苗的培养土、用于向农场、花盆等的种植的移栽的培养土，任何都可以。通过在这样的植物栽培用的培养土中放入上述的木质培养土，可提升透水性，并且提升土壤中的微生物特性。
发明效果
根据公开的技术，能够得到通用性更优异、更适于植物栽培的木质培养土。
附图说明
图1是示出柠檬酸/硫酸铁比率与电导率(EC)的关系的图表。
图2是总结研究硫酸铁和柠檬酸的混合水溶液的稳定性的结果的表。
图3是总结研究硫酸铁和柠檬酸的混合水溶液的稳定性的结果的表。
图4是示出研究改性药液对多酚成分的改性效果的结果的图表。图表示出了色差(ΔE)与柠檬酸/硫酸铁比率的关系。
图5是总结研究改性药液对木材碎片的多酚成分的改性效果的结果的表。
图6是总结研究木质培养土的柠檬酸/硫酸铁比率对植物的成长的影响的结果的表。
图7是示出研究木质培养土中所含的硫酸铁的浓度对植物的成长的影响的结果的图表。
图8是总结研究改性处理对木材的种类的影响的结果的表。
图9是示出使用树皮作为原料的栽培试验后的小松菜的状态的照片。
图10是在使用树皮作为原料的栽培试验中比较小松菜的最大叶片的大小和叶片有无异常的图表。
图11是在使用树皮作为原料的栽培试验中比较pH和EC的图表。
图12是总结研究木质培养土的微生物特性的结果的图表。
图13是比较使用木材碎片的植物栽培用的培养土的效果的图表。
具体实施方式
下面，基于附图详细地说明发明的技术的实施方式。但是，以下的说明本质上仅是示例，并不限制本发明、其适用物或其用途。
<木质培养土>
目前，在农业、园艺中，通常使用以泥炭苔藓、赤玉土、堆肥等为主要材料构成的培养土。对于培养土，肥料成分自不待言，且要求具有适应所种植的植物的保水性、透水性、pH等品质。泥炭苔藓等所谓的有机材料以改进或改善土壤的保水性-透气性为目的而被使用。
近年来，园艺也成为了一种兴趣，因此对于享受园艺的轻度用户而言，轻量性也正在受到重视。堆肥作为培养土是有效的，但是在其制造中不仅需要长的保管时间和广阔的保管场所，而且还包括雨量、气温等不确定的工序，因此，难言进行工业生产。
另外，培养土的成本极其重要。关于培养土，通常除了价格要低廉以外，还会大量使用。因此，即使是微小的成本差异在总额上也会导致大的差距。因此，除非制造、材料所需的成本与其用途的关系廉价到与成本效用相称的程度，否则即使是品质优异的培养土也难以实用。在这方面，由本发明的发明人们先提出的使用柠檬酸铁铵的技术在成本方面有改善的余地。
在这种情况下，本发明的发明人们为了开发能够满足这些要求的培养土而进行了潜心研究(参照后述的“新型改性药液的研究”)。其结果，确立了一种在低成本的同时能够使多酚成分有效地失活的技术，且开发了一种新型的培养土(木质培养土)。下面，对其详细情况进行说明。
(木质培养土的主要原料)
木质培养土由未堆肥的细木屑状的木材碎片构成，其主要的原料为针叶树的木材。
除此之外，能够将椰子壳(棕榈壳)、针叶树的树皮等含有大量多酚成分的未堆肥的植物碎片作为原料使用。
在使用这些植物碎片作为原料的情况下，只要根据所含有的多酚成分的量来调节改性药液的添加量即可。能够特别适合使用杉树、红松等的树皮。
另外，棕榈壳虽然在斯里兰卡等海外制造，但是为了完全堆肥，需要暴露在风雨中数十年。因此，虽然在植物的栽培中通常使用棕榈壳，但是完全堆肥的棕榈壳难以取得，且近年来，由于堆肥不充分，有对植物栽培造成不良影响的情况。
这里，未堆肥是指构成木材的多糖类等没有通过发酵而被生物降解。虽然木质培养土被细分，但以纤维素为主要骨架的木材的纤维成分成为残留在其内部的状态。由于木材的纤维成分难以进行生物降解，因此，如后所述，通过将木材粉碎而形成保水性、透水性不同的规定形态的木材碎片，从而得到能够长期维持适于栽培对象的植物的栽培条件的培养土。
在木质培养土的原料中，适合为杉树、红松、柏树、冷杉等国产的针叶树。宽叶树与针叶树相比，不仅含有大量的多糖类等不稳定的有机成分，而且抑制微生物的作用的多酚成分少，因此容易腐烂，品质的稳定性比针叶树差。如果是针叶树，由于其不易腐烂，因此能够长期维持适当且稳定的pF值(表示土壤的湿度状况的指标)、三相分布(固相、液相、气相)。
进而，国产的针叶树多用于建筑材料、木材加工材料等，在其制造时产生大量的边角料(多余的木材碎片)。该边角料能够利用于木质培养土的原料。因此，可以稳定地确保杉树材料、红松树材料、柏树材料、冷杉树材料等廉价的原料。
关于多酚成分，在木材的部位中，树皮中存在特别多的多酚成分，但也存在于其内侧的边材(树木的周边部分)、芯材(树木的中心部分)。而且，有芯材的多酚成分的含量多于边材的多酚成分的含量的倾向。因此，与芯材相比，优选更多使用边材作为原料。具体而言，优选以使边材与芯材的比例为1：0～1：1的范围的方式来设定成为原料的木材的比例。
边材的边角料在制造胶合板、层叠材料时大量产生。在胶合板、层叠材料的制造时，为了形成薄板，存在将分割成规定尺寸的原木沿圆周方向从外周向中心以规定厚度逐渐剥离的工序。通过将在该工序的最后残留的、由称为剥芯的圆木的中心部分构成的边角料从木质培养土的原料中排除，能够调节芯材与边材的比例。
(改性药液)
木质培养土含有以使木材中所含的多酚成分失活为目的的硫酸铁和使该硫酸铁螯合的柠檬酸。进而，为了提高木质培养土的品质，可根据需要在木质培养土中添加憎水抑制剂、pH调节剂。
硫酸铁和柠檬酸不是单独添加到木材碎片中，而是如后所述，通过以混合成以水为主体的药液(改性药液)的状态下，向木材碎片进行喷雾等而添加至木质培养土。
关于硫酸铁、具体而言硫酸亚铁等，与多酚成分的反应性高，因此对多酚成分的失活有效，但如果过量添加，则引起植物的成长阻碍。详细而言，如果添加至木材碎片的硫酸铁的浓度相对于木材碎片的绝对干重多于0.2重量％，则有可能引起植物的成长阻碍(参照专利文献5)。
但是，本发明的发明人们进一步深入研究，结果发现，通过将含有规定量的螯合状态的硫酸铁和柠檬酸的改性药液用于木材碎片的改性，即使相对于木材碎片的绝对干重添加多于0.2重量％的浓度的硫酸铁、例如0.35重量％的硫酸铁，也不会阻碍植物的成长。
进而，硫酸铁在制成水溶液的情况下，有在较短时间内产生沉淀的问题。对于这一点，本发明的发明人们进行了研究，结果发现，柠檬酸的重量相对于硫酸铁的重量的含有比率(柠檬酸的含重量/硫酸铁的含重量，以下也称为“柠檬酸/硫酸铁比率”)越大，越能够维持硫酸铁的螯合，长时间不产生沉淀，能够确保稳定的品质。
即，通过增大柠檬酸/硫酸铁比率，能够长期稳定地确保作为改性药液的适当的品质。
由此，在将改性药液与木材碎片混合之前得到充裕的时间，因此使得制造时的便利性提高，并能够稳定制造高品质的木质培养土。在将改性药液与木材碎片混合后，硫酸铁为了与多酚成分的结合，也需要进行规定期间的养护。在该养护时，能够长期维持硫酸铁的良好的反应性。因此，还能够期待木材碎片的优异的改性效果。
另一方面，还发现柠檬酸/硫酸铁比率越大，硫酸铁与多酚成的反应性越低。
若基于后述的试验结果，例如，作为改性药液的柠檬酸/硫酸铁比率，优选制备为0.05以上，更优选制备为0.1以上。另外，改性药液的柠檬酸/硫酸铁比率优选制备为0.3以下。
并且，硫酸铁相对于木材碎片的绝对干重的浓度优选制备为0.15％重量以上且0.35重量％以下。特别对于杉树材料、红松材料、柏树材料、冷杉树材料而言可得到优异的改性效果。
木材碎片通过干燥而产生憎水性。如果用产生了憎水性的木材碎片构成木质培养土，则因透水性恶化而使水分分布变得不均匀，可能招致植物的成长阻碍。相对于此，通过在木材碎片中添加憎水抑制剂，不仅可抑制植物的成长阻碍，而且还可得到能够促进植物的成长的效果(参照专利文献5)。因此，可以将憎水抑制剂作为辅助原料添加至木质培养土。
作为憎水抑制剂，适合为表面活性剂、经微细粉碎的粘土矿物(例如膨润土等)等。
另外，植物通常多喜欢从弱酸性至中性的pH，但有各自适应的pH值。因此，也可以将与作为栽培对象的植物相应的pH调节剂作为辅助原料添加至木质培养土。例如，可以根据规格在木质培养土中添加作为碱性调节剂的碳酸钙、作为酸性调节剂的泥炭苔藓等。
(木质培养土的特征)
关于木质培养土，靠近表面的部分单宁成分失活，另一方面，在其内部由一直残留有木材的多酚成分的细木屑状的木材碎片构成，并设定成与栽培对象的植物对应的形态。具体而言，木材的纤维成分的解消状况根据规格而设定。纤维成分越解消，越容易使保水性、吸水性变高，木材组织越残留，越容易使透水性(排水)变高。
作为粉碎成为原料的木材的方法，例如有：利用旋转锯、切碎机(cutter mill)等切削粉碎机将木材细细地切断的方法(切削粉碎)；利用锤磨机、针磨机等冲击粉碎机用冲击弄碎木材的方法(冲击粉碎)；利用挤压机、球磨机等磨碎粉碎机将木材研碎的方法(磨碎粉碎)。在这些方法中，磨碎粉碎最容易使纤维成分解消，因此，通过利用磨碎粉碎将木材弄碎，能够提升保水性、吸水性。
木材碎片优选调整至可通过10mm以下的筛网的大小。没有通过10mm以下的筛网的大的木材碎片容易因堵塞根系的延伸端而阻碍其成长，如果含这样大的木材碎片，则粒度分布产生偏差而难以处理。通过调整至可通过10mm以下的筛网的大小，可得到适当的粒度分布，且能够得到适度的保水性、透水性。
木质培养土能够以仅由这样的木材碎片构成的状态来提供，例如，将木材碎片装在袋子等。另外，木质培养土也能够以在木材碎片中适量混合有其他对植物成长有用的成分的状态来提供，所述对植物成长有用的成分例如有：肥料、炭、泥炭苔藓、棕榈壳等其他有机资材、红土、黑土、珍珠岩、蛭石等无机资材等。也可以与为了轻量化而添加的珍珠岩、蛭石等轻量资材进行替换。
<木质培养土的制造方法>
木质培养土可经由如下工序来制造：将针叶树的木材(边角料)弄碎而形成木材碎片的工序(第一工序)；制备规定的改性药液的工序(第二工序)；用改性药液对木材碎片进行处理的工序(第三工序)等。由于能够以未堆肥的木材为原料、进行工业上制造而无需经过堆肥之类的不确实的工序，因此能够在短时间内进行量产。另外，与浸渍法不同，不会产生大量的处理废液。
在第一工序中，进行如下处理：用各种破碎机将边角料细细弄碎而形成木材碎片的处理(细分处理)；和分选通过10mm筛网的木材碎片的处理(分级处理)。在细分处理中，根据要制造的木质培养土的形式来选择使用前述的各种粉碎机。由于仅弄碎边角料，因此可以在短时间内进行处理。
在分级处理中，使通过细分处理得到的木材碎片通过10mm以下的筛网，从而仅回收分级为规定粒度的木材碎片。从工作效率的观点考虑，优选将细分处理得到的木材碎片在前一阶段通过尺寸大于10mm的筛网进行粗分级。通过对没有通过10mm以下的筛网的木材碎片再次进行细分处理(循环处理)，能够提高处理效率。一边进行循环处理，一边同时进行细分处理和分级处理最有效。
在第二工序中，主要通过将柠檬酸和硫酸铁以规定的比率混合在水中来制备用于对木材碎片进行改性的改性液。具体而言，以柠檬酸/硫酸铁比率至少为0.05以上的方式将硫酸铁和柠檬酸添加至水中并混合。优选以使柠檬酸/硫酸铁比率为0.3以下的方式来制备。
对于柠檬酸和硫酸铁而言，关于材料成本，与柠檬酸铁铵相比极其廉价。例如，以1/10以下的成本就能够得到相同程度的改性效果。因此，通过使用这些作为原料，能够实现与农业资材相称的低成本。
在第三工序中，进行以木材碎片所含的多酚成分的失活、提升品质为目的的改性处理。具体而言，以使硫酸铁的含量相对于木材碎片的绝对干重为0.15重量％以上且0.35重量％以下的浓度的方式用改性药液处理木材碎片。
该处理方法能够根据规格适当选择。例如，可以如以往进行的那样，将木材碎片浸渍在贮存有改性药液的水槽中。但是，在这种情况下，因产生大量的废液而该废液处理花费成本。另外，为了能够有效地量产，也可以将改性液喷雾至木材碎片(参照专利文献5)。在喷雾时，可以对改性液进行加温(例如，50℃以上)。这样，就能够促进水分的去除，因此能够更有效地进行处理。
需要说明的是，憎水抑制剂、pH调节剂等辅助的原料的添加在这些第一工序～第三工序的过程中，只要根据需要添加即可。另外，如后所述，优选在第三工序后、进而作为第4工序，对用改性药液处理后的木材碎片进行养护。
硫酸铁与多酚成分的反应性高。因此，硫酸铁对多酚成分的失活有效。通过适量添加柠檬酸，可使硫酸铁螯合。由此，能够长期维持改性药液的品质。其结果，提升制造时的便利性，且在制造后也可长时间保持硫酸铁的反应性，因此可促进多酚成分的失活。因此，以低价稳定地得到高品质的木质培养土。
如果配合作为栽培对象的植物地在木材碎片中添加适量的憎水抑制剂、pH调节剂，则可得到更高品质的木质培养土，因此，能够更进一步促进植物的成长。
(木质培养土的养护处理)
在上述的制造木质培养土之后、即在木材碎片中混合改性药液之后，基于多酚成分与硫酸铁的结合的多酚成分的失活也逐渐进行。因此，优选在制造木质培养土后放置至少一段时间(养护)而不是立即使用。
例如，优选确保1周左右、优选2周左右的养护期间。在制造木质培养土之后通过设置这样的养护期间，能够得到更高品质的木质培养土。
与此相对，如果在养护期间硫酸铁被氧化而生成含有三价铁的沉淀物，则硫酸铁的浓度降低，因此基于养护的改性效果减少。因此，重要的是在养护期间中确保改性药液的稳定性至硫酸铁不沉淀的程度。例如，期望在改性药液中确保在制造木质培养土之后的15天～20天期间硫酸铁几乎不沉淀的程度的稳定性。
该养护期间以在制备改性药液之后、即第二工序之后立即进行第三工序的情况为前提。
然而，在实际制造时，不一定在第二工序之后连续进行第三工序。在第二工序和第三工序之间，由于生产调整等，通常可能会出现几天到几十天的空白期。因此，考虑到养护期间和这样的调整期间，更优选在制备改性药液后，至少30天以上稳定地维持改性药液的品质。
在这方面，如上所述，柠檬酸/硫酸铁比率越大，越能够长期、稳定地确保改性药液的品质。另一方面，柠檬酸/硫酸铁比率越大，硫酸铁与多酚成分的反应性越低。因此，需要考虑这两种情形而将柠檬酸/硫酸铁比率制备为适当的值。
<新型改性药液的研究>
作为以廉价的成本能够期待与先提出的柠檬酸铁铵具有同等以上的效果的原料，本发明的发明人们着眼于硫酸铁和柠檬酸，并进行了各种研究。下面，对其内容进行说明。
(硫酸铁和柠檬酸的络合物形成)
为了研究因柠檬酸/硫酸铁比率而引起的对硫酸铁与柠檬酸的络合物的形成的影响，进行了试验。在该试验中，将七水合硫酸铁(以下简称为硫酸铁)和柠檬酸以规定的柠檬酸/硫酸铁比率(0～1.0)混合在水中，制作了多个水溶液。水溶液均制备为硫酸铁和柠檬酸的合计浓度为3重量％。然后，测定这些水溶液的电导率(以下也称为EC)。
图1中示出该试验结果。从仅为硫酸铁(柠檬酸/硫酸铁比率＝0)的状态，随着柠檬酸/硫酸铁比率变大而EC上升，且在柠檬酸/硫酸铁比率为约0.1时达到峰值，其后，随着柠檬酸/硫酸铁比率变大而EC下降。
3重量％的硫酸铁水溶液的EC为约9.0mS/cm(柠檬酸/硫酸铁比率＝0)，相对于此，3重量％的柠檬酸水溶液的EC的测定结果为4.1mS/cm，因此，如果是相同的浓度，柠檬酸的水溶液的EC低于硫酸铁的水溶液的EC。
与此相对，如图1所示，在柠檬酸和硫酸铁的混合水溶液中，确认在峰值附近超过硫酸铁的水溶液的EC的上升。这被认为是因为通过添加柠檬酸而形成络合物，促进硫酸铁的离子化(电离)，从而硫酸离子的浓度升高。另外，在峰值以后的、伴随着柠檬酸/硫酸铁比率的上升的EC的下降被认为仅仅是基于伴随着柠檬酸的增加的硫酸铁的稀释而引起的。
由该结果可知，当将硫酸铁和柠檬酸混合在水溶液中时，可形成络合物，并以约0.1的柠檬酸/硫酸铁比率为峰值，促进硫酸铁的离子化。
(硫酸铁和柠檬酸的混合水溶液的稳定性)
为了研究混合有硫酸铁和柠檬酸的水溶液的稳定性，进行了第一试验。在第一试验中，将硫酸铁和柠檬酸以规定的柠檬酸/硫酸铁比率(0～1.0)混合在水中，制作了多个水溶液。水溶液均制备为硫酸铁和柠檬酸的合计浓度为3重量％。然后，将这些水溶液放入密闭容器中，在40℃的温度条件下保管，目测观察经时变化。
图2中示出第一试验的结果。在仅为硫酸铁的水溶液(柠檬酸/硫酸铁比率＝0)中，在1天内生成红褐色沉淀。在柠檬酸/硫酸铁比率为0.05的情况下，在经过18天后没有生成沉淀，但是在经过38天后生成沉淀。在柠檬酸/硫酸铁比率为0.1以上的情况下，即使在经过38天后也没有生成沉淀。
根据该结果，如果柠檬酸/硫酸铁比率为0.05以上，则可以稳定地维持改性药液的品质至少18天的期间。因此，如果仅考虑上述养护期间，则柠檬酸/硫酸铁比率只要为0.05以上就足够。
另一方面，如果还考虑上述的调整期间，则柠檬酸/硫酸铁比率为0.05以上可能不够。与此相对，如果柠檬酸/硫酸铁比率为1.0以上，则即使在经过38天的期间后也能够稳定地维持改性药液的品质，因此能够应对调整期间和养护期间。
还进行了条件与上述的第一试验不同的第二试验。
在第一试验中，以硫酸铁和柠檬酸的合计浓度为3重量％的方式进行制备，与此相对，在第二试验中，以硫酸铁的浓度恒定为0.25重量％的方式进行制备。然后，以规定的柠檬酸/硫酸铁比率(0～1.0)混合在水中，制作多个水溶液。这些水溶液的硫酸铁和柠檬酸的合计浓度为从0.25重量％至0.5重量％的不同的值。
在第二试验中，也与第一试验同样地，将这些水溶液放入密闭容器中，在40℃的温度条件下保管，目测观察经时变化。图3中示出第二试验的结果。
在硫酸铁的水溶液(柠檬酸/硫酸铁比率＝0)中，在1天内生成红褐色沉淀。在柠檬酸/硫酸铁比率为0.05的情况下，在经过26天后生成沉淀。在柠檬酸/硫酸铁比率为0.1以上的情况下，即使经过33天也没有生成沉淀。
根据该结果，如果柠檬酸/硫酸铁比率为0.1以上，则即使改性药液的品质略有差异，也能够维持稳定的品质至少30天以上。如果是工业的生产，即使考虑调整期间和养护期间，只要改性药液在制备后具有30天以上的稳定性，能够稳定地制造高品质的木质培养土。
(改性药液对多酚成分的改性效果)
为了研究柠檬酸/硫酸铁比率的不同对多酚成分失活的影响，进行了试验。在该试验中，与第二试验同样地，以硫酸铁的浓度恒定为0.25重量％的方式来进行制备。然后，以规定的柠檬酸/硫酸铁比率(0～0.3)混合在水中，制作了多个水溶液。
将这些水溶液滴在预先进行测色的杉树材料的表面，并在10秒后擦去。放置10分钟后，再次进行测色并测定色差。如果硫酸铁与多酚成分发生反应，则发生变色，色差变大。因此，色差能够用作比较硫酸铁对多酚成分的反应性的指标。
图4中示出该试验的结果。可观察到柠檬酸/硫酸铁比率越大、色差越小的倾向。详细而言，在柠檬酸/硫酸铁比率为0～0.2范围内，色差逐渐减小。在柠檬酸/硫酸铁比率为0.2～0.3的范围内，色差趋于平稳，并稳定在约1.5左右的色差。
由该结果可知，柠檬酸/硫酸铁比率越大，改性药液相对于多酚成分(即阻碍植物成长的成分)的反应性越低，但是只要为0.3以下，就能够确保某种程度的反应性。
还确认改性药液相对于木材碎片中所含的多酚成分的改性效果。
使用杉树材料作为木材碎片的原料。用切碎机将该杉树材料粉碎，并用的筛网进行筛分，由此制作出规定尺寸(略4mm以下)的木材碎片。以硫酸铁为规定的浓度(0.05重量％～0.35重量％)的方式将改性药液喷雾至所制作的木材碎片，在养护14天后，测定木材碎片中所含的水溶性的多酚量。
多酚量的测定遵从福林酚法(Folin Ciocalteu法)。具体而言，在木材碎片5.0g中添加沸腾的蒸馏水50ml，在静置24小时后进行离心分离，得到上清液。在该上清液1ml中，添加水0.5ml、福林酚、酚试剂(MP Biomedicals，Inc制造)0.5ml后，添加0.4M碳酸钠水溶液5ml，静置30分钟。之后，测定700nm的吸光度。校准曲线使用单宁酸((株)式会社和光纯药公司制)。
图5中示出该测量结果。多酚量从硫酸铁的浓度为0.05重量％至0.25重量％为止逐渐减小，且从0.25重量％开始多酚量趋于平稳，直至0.35重量％观察不到差异。由该结果可知，在木材碎片(具体为杉树材料)中，如果硫酸铁的浓度至少为0.15重量％以上，则多酚量减少，从而得到改性效果。
(关于木质培养土的柠檬酸/硫酸铁比率对植物的成长的影响)
为了研究木质培养土的柠檬酸/硫酸铁比率对植物的成长的影响，进行了试验。在本试验中，与先前的试验同样地，使用杉树材料作为原料，用切碎机将该杉树材料粉碎，并用筛网进行筛分，由此制作出规定尺寸的木材碎片。
然后，以成为规定的柠檬酸/硫酸铁比率(0.14～0.58)的方式制备改性药液。以相对于木材碎片的绝对干重硫酸铁的浓度为0.25重量％的方式将该改性药液喷雾在木材碎片上之后，养护14天，得到木质培养土。
在该木质培养土中，添加肥料(Magamp K小粒：(株)Hyponex Co.,Ltd.制)4g/L后，播种小松菜。在规定的人工气象条件下对这些小松菜实施21天的栽培试验。比较这样成长的小松菜的最大叶片的大小。需要说明的是，可知观察到最大叶片的大小和产量之间高的相关性，从而最大叶片的大小能够用作产量的指标。
图6中示出该试验结果。在柠檬酸/硫酸铁比率为0.14的情况下和为0.29的情况下，最大叶片的大小几乎没有差异。在柠檬酸/硫酸铁比率为0.58的情况下，最大叶片的大小略小于这些。由该结果可知，在植物的成长中，柠檬酸/硫酸铁比率优选为0.5以下，更优选为0.3以下。
(关于木质培养土所含的硫酸铁的浓度对植物生长的影响)
为了研究木质培养土所含的硫酸铁的浓度对植物生长的影响，进行了试验。在该试验中，与先前的试验同样地，使用杉树材料作为原料，用切碎机将该杉树材料粉碎，并用筛网进行筛分，由此制作出规定尺寸的木材碎片。
然后，以柠檬酸/硫酸铁比率为0.1的方式制备改性药液。以硫酸铁相对于木材碎片的绝对干重为规定的浓度(0.05重量％～0.35重量％)的方式将该改性药液喷雾在木材碎片上之后，养护14天，得到木质培养土。然后，与先前的试验同样地实施栽培试验，在播种后第10天和第21天，比较最大叶片的大小。
图7中示出该试验结果。在播种后第10天，在硫酸铁的浓度为0.05重量％～0.35重量％的范围内，没有观察到最大叶片的大小的显著差距，但在播种后第21天，在硫酸铁的浓度为0.2重量％附近观察到峰值。根据该结果可知，在植物的成长中，关于硫酸铁的浓度，相对于木材碎片的绝对干重，优选以0.15重量％以上且0.35重量％以下的浓度含硫酸铁，更优选以0.15重量％以上且0.25重量％以下的浓度含硫酸铁。
(关于木材种类的影响)
以杉木、红松木、柏木和冷杉木作为原料制作木质培养土，并进行了小松菜的栽培试验。
在本试验中，与先前的试验同样地，用切碎机将各木材粉碎，并用筛网进行筛分，由此制作出规定尺寸的木材碎片。然后，以柠檬酸/硫酸铁比率为0.1的方式制备改性药液。以相对于木材碎片的绝对干重硫酸铁为0.25重量％的方式将该改性药液喷雾在木材碎片上之后，养护14天，得到木质培养土。然后，与先前的试验同样地实施栽培试验。作为比较试验，还实施没有进行改性处理的条件。
图8中示出该试验结果。在对比试验的试验区中，在杉木、红松木、柏木、冷杉木中的任何一个试验区中都没有观察到小松菜的良好的成长。与此相对，在进行了改性处理的试验区中，都观察到了小松菜的良好生长。因此，根据该试验结果可确认，本公开的技术并不限于杉木，还能够应用于各种类型的木材。另外，如果使用这些木材作为原料，则能够以低成本可靠地制造能够良好地栽培植物的木质培养土。
(关于树皮的使用)
以杉木的树皮为原料，制作木质培养土，并进行了小松菜的栽培试验。
(实施例)
用切碎机将植物碎片(杉木的树皮)粉碎，并用筛网进行筛分，由此制作出规定尺寸的树皮碎片。然后，以柠檬酸/硫酸铁比率为0.1的方式制备改性药液。进而，添加pH调节剂、憎水抑制剂。
具体而言，以相对于前述树皮碎片的绝对干重硫酸铁为0.075重量％、0.15％重量％、0.225重量％、0.375重量％、0.75重量％、1.5重量％的方式进行制备。0.075重量％相当于实施例1。同样，0.15％重量％相当于实施例2，0.225重量％相当于实施例3，0.375重量％相当于实施例4，0.75重量％相当于实施例5，1.5重量％相当于实施例6。
除此之外，以相对于树皮碎片的绝对干重表面活性剂为0.3重量％的方式喷雾非离子系表面活性剂(竹本油脂公司制)，另外，以pH为6.5的方式喷雾pH调节剂(适量碳酸氢铵和碳酸钾)。然后，养护14天，得到实施例1～6的木质培养土。
作为比较例，使用将不含硫酸铁和柠檬酸的改性药液喷雾到树皮粉碎物的方式。具体而言，除了硫酸铁和柠檬酸，与实施例同样地将混合非离子表面活性剂、pH调节剂混合而得到的药液喷雾到树皮碎片，养护14天而得到比较例的木质培养土。
在这样得到的实施例1～6、比较例的各木质培养土中，添加化学肥料(Magamp K小粒：(株)Hyponex Co.,Ltd.制)4g/L，成为植物栽培用的培养土。使用这些培养土实施小松菜的栽培试验。比较这样栽培的小松菜的最大叶片的大小。
将其结果示于图9～图11中。图9示出各实施例和比较例中的栽培试验后的小松菜的状态。图10是总结各实施例和比较例中的最大叶片的大小和叶片有无异常的图表。
如这些图9、图10所示，在实施例1～6和比较例中，可确认最大叶片的大小、生理障碍症状(叶片变黄)存在差异。在实施例中，改性药液的添加量越多，最大叶片的大小变得越大。另外，还可改善生理障碍症状。即，在实施例5(0.75重量％)、实施例6(1.5重量％)中，没有观察到生理障碍症状，最大叶片也为最大，可得到合适的栽培结果。
另一方面，实施例6(1.5重量％)观察到EC(1.52mS/cm)变高的倾向。图11中示出对各实施例和比较例的pH和EC进行比较的图表。实线的图表为EC、虚线为pH值。
当EC高时，根据植物的种类发生生理障碍。因此，根据需要，必须考虑避免EC变得过高。通常情况下，优选EC不超过1.0。
因此，EC只要配合成为栽培对象的植物的种类而进行适当调节即可。具体而言，根据要培育的植物的种类，只要按照每个植物碎片的种类，一边考虑植物碎片中所含的多酚量、添加改性药液后的木质培养土的EC，一边调整改性药液的添加量即可。
(关于木质培养土的微生物特性)
验证木材碎片本身与用改性药液对木材碎片进行处理的木质培养土的微生物特性的差异。使用杉树材料为原料，用切碎机将该杉树材料粉碎，并用筛网进行筛分，由此制作出规定尺寸的粒状的木材碎片(粒状木材碎片)。另外，使用杉树材料为原料，用挤压机将该杉树材料磨碎，进而用切碎机进行粉碎，并用筛网进行筛分，由此制作出规定尺寸的纤维状的木材碎片(纤维状木材碎片)。
然后，以柠檬酸/硫酸铁比率为0.1的方式制备改性药液。在以相对于粒状木材碎片的绝对干重硫酸铁为0.25重量％的方式将改性药液喷雾至粒状木材碎片之后，养护14天，得到粒状木质培养土。
同样，以相对于纤维状木材碎片的绝对干重硫酸铁为0.25重量％的方式将该改性药液喷雾至纤维状木材碎片之后，养护14天，得到纤维状木质培养土。
关于粒状木材碎片、纤维状木材碎片、粒状木质培养土、纤维状木质培养土，测定各自所含的微生物量。具体而言，以SOFIX农业促进组织所定的MQI分析方法为基准。
结果如图12所示，与粒状木材碎片相比粒状木质培养土的总细菌数多。另外，与纤维状木材碎片相比纤维状木质培养土中的总细菌数多。由此可认为，通过改性处理而形成良好的微生物环境。
(关于使用木质碎片的植物栽培用的培养土的效果)
关于使用木质碎片的植物栽培用的培养土的效果进行了验证。
(比较例)
作为比较例，使用市售的培养土((株)Sun Bloom Co.,Ltd.制“花和蔬菜的土壤”)。其主要材料为树皮和日向土。
(实施例)
使用切削加工成片状的未堆肥的杉树材料作为原料。用双轴磨碎装置(MoriMachinery Corporation制)将该杉树材料磨碎成纤维状之后，用旋转切碎机进行切削粉碎，并用筛网进行筛分，由此制作出规定尺寸的粒状的木材碎片(粒状木材碎片)。
接着，以柠檬酸/硫酸铁比率为0.1并且硫酸铁的浓度为1重量％的方式制备改性药液。硫酸铁使用硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)。以相对于木材碎片的绝对干重硫酸铁的浓度为0.15重量％的方式将该改性药液喷雾至木材碎片。
进而，以水溶液的浓度为2.0重量％的方式添加非离子系的表面活性剂(竹本油脂公司制)，制备二次改性药液。以相对于木材碎片的绝对干重表面活性剂为0.3重量％的方式将该二次改性药液喷雾至木材碎片之后，以pH成为6.5的方式将pH调节剂添加至木材碎片之后，养护14天。之后，通过日晒晒干，来干燥木材碎片使得含水量成为15重量％，从而得到试制用的木质培养土。
将由此得到的木质培养土以1：1的容积比率混合于比较例的市售培养土中，从而得到植物栽培用的培养土(实施例)。
(试验方法)
准备两个在底部开口有排水孔的圆筒状的容器。在排水孔上铺设透水片的状态下，以不按压的方式在这些容器中分别填充600ml比较例和实施例的各培养土。在各培养土的表面放置外径与容器的内径大致相同的树脂制冲孔板，在该树脂制冲孔板之上，将重量为2kg、直径为84mm的砝码从36cm的高处两次下落到相同位置，进行夯实操作。
在夯实操作之后，向各培养土中灌溉5次300ml的水而使各培养土充分润湿。之后，将各培养土静置至不再排水，并供于试验。在试验中，向各培养土中灌溉300ml的水，经时测定在180秒之间排放的排水量。
(试验结果)
图12中示出该试验结果。实线为实施例，虚线为比较例。在实施例的培养土中，所灌溉的水迅速渗透于土壤中。对此，在比较例的培养土中，所灌溉的水积存在培养土之上，并逐渐渗透于土壤中。
另外，在为实施例的培养土的情况下，可均匀地灌溉整体，而在为比较例的培养土的情况下，观察到容易濡湿的部位和难以濡湿的部位。形成所谓的“水路”，无法均匀地灌溉。
如此，通过将基于本公开的技术的木质培养土添加至植物栽培用的培养土，能够改善透水性。即使在钵、花盆中装满培养土，也可得到使水均匀地分散、渗透的效果，因此能够期待稳定良好的生长。
需要说明的是，本公开的技术并不限定于上述的实施方式，还包括其以外的各种的构成。例如，本公开的技术所能够应用的木材种类并不限于上述的种类。只要是含有与这些相同程度的多酚成分的植物碎片，就能够与这些同样地应用。
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