植物栽培用培养基

文档序号:1850292 发布日期:2021-11-16 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 植物栽培用培养基 (Culture medium for plant cultivation ) 是由 佐佐木秀浩 大贯丞二 于 2020-03-31 设计创作,主要内容包括:本发明的植物栽培用培养基由袋体和破碎物构成,所述破碎物以压缩状态填充到所述袋体中且将由脂肪族聚酯系树脂制成的发泡体破碎而成,填充到所述袋体后的所述破碎物的堆积密度相对于填充到所述袋体前的所述破碎物的堆积密度之比大于1且2以下。(The culture medium for plant cultivation comprises a bag and a crushed material, wherein the crushed material is filled in the bag in a compressed state and is formed by crushing a foam made of an aliphatic polyester resin, and the ratio of the bulk density of the crushed material filled in the bag to the bulk density of the crushed material before filling in the bag is more than 1 and less than 2.)

植物栽培用培养基

技术领域

本发明涉及一种植物栽培用培养基。

背景技术

近年来,开始普及能够不受气象影响稳定地生产无农药蔬菜等的植物工厂。

在植物工厂中,由于与现有的露地栽培相比较,要求高度的温度管理、营养液管理等,因此采用高架栽培代替土耕栽培的也不少。在高架栽培中,在植物工厂设施内的地面、地表面上设置架设台,在该架设台上载置的栽培用托盘中填充植物栽培用培养基作为土壤的替代品,在该培养基上定植并栽培植物。作为植物栽培用培养基,使用与土壤相比相对轻量的农业物资,例如,岩棉、泥炭苔、椰糠等。

在这些农业物资中,由于泥炭苔和椰糠是来自植物的有机材料,因此在用作植物栽培用培养基后,能作为一般废弃物处理,另外,也能被土壤中的微生物分解。

但是,由于岩棉是来自天然矿物的无机材料,因此在垃圾分类、循环利用徹底的国家或区域,尤其是在日本的废弃物处理情况下,除了作为工业废弃物进行填埋等处理以外没有其他处理方法。

另外,这些农业物资与土壤相比能保持空气的空隙、孔隙少,在植物根的周围所谓的根域几乎被水或营养液、固态的植物栽培用培养基占据,保持空气的空间少。因此,虽然所有农业物资的保水性都高,但植物从根获取的空气不足,会引起生育不良或根腐病等农业上不优选的状况,通气性还有改善的空间。因此,目前为止,提出了以轻量且保水性和通气性良好的树脂的颗粒为主要材料的植物栽培用培养基(例如,参照专利文献1、2)。

专利文献1所述的植物栽培用培养基主要由二醇和脂肪族二元酸合成的脂肪族聚酯树脂的颗粒构成,作为颗粒使用将脂肪族聚酯树脂的发泡体等成型体粉碎成能够通过筛孔孔径10mm的筛子程度的粒径的颗粒。在该植物栽培用培养基中,虽然脂肪族聚酯树脂是合成高分子,但由于具有生物降解性,因此通过将该植物栽培用培养基与土壤混合,能够使土壤的假比重降低,并改良排水性、保水性、通气性。另外,通过用生物分解植物栽培用培养基,土壤中产生孔隙,能促进土壤的假比重降低。

专利文献2所述的植物栽培用培养基,具有由树脂发泡体通过热处理使表面上的至少一部分气泡消失的树脂粒子形成的透水层,由该树脂粒子中50%以上的粒子的粒径在0.5~30mm的范围内,且该树脂粒子的平均粒径在5~30mm的范围内的同时真比重在0.1~0.5的范围内的树脂粒子形成。在该植物栽培用培养基中,由于使用如上所述的树脂粒子形成透水层,因此即使在混凝土等上载置并填充植物栽培用培养基并定植植物,透水层的排水性和保水性的平衡也良好,且能够良好地培育植物。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平7-26262号公报

专利文献2:日本特开平8-252031号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是,专利文献1中记载的植物栽培用培养基是,以作为脂肪族聚酯树脂发泡体的颗粒必须与土壤混合联用为前提的。另外,假如该颗粒不与土壤混合就单独使用,那么由于真密度值极低,因此在填充到栽培托盘和供给营养液时,存在颗粒流动、浮起等难以进行稳定的植物定植的问题。

在专利文献2中公开了将树脂粒子填充到透水性袋状体中的内容,但为了提高水的透水性要使树脂粒子的填充量小于袋状体的容量。另外,作为植物栽培用培养基的主要材料的树脂发泡体,公开了使用聚苯乙烯等聚苯乙烯系树脂,聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃系树脂,ABS或MBS等各种共聚物中的任一种树脂,但这些树脂发泡体不具备生物降解性。因此,产生植物栽培后未被土壤中的微生物分解而残留的树脂系废弃物与扎根于该树脂系废弃物内的植物残渣的混合物,需要与岩棉同样作为工业废弃物进行填埋等处理。因此,如专利文献2所述,在将不具备生物降解性的树脂发泡体用作植物栽培用培养基的主要材料时,不仅有产生工业废弃物的环境问题,而且还有工业废弃物的处理程序的负担和处理成本的负担增大的经济问题。

因此,本发明人们进行潜心试验、研究以开发能在轻量的同时稳定地进行植物定植,在能够兼具保水性和通气性的同时,在植物栽培后能被土壤中的微生物分解、堆肥化(可堆肥)的环境负荷小的植物栽培用培养基。其中,通过将具备生物降解性的脂肪族聚酯系树脂的发泡体破碎而获得的破碎物压缩至特定的堆积密度的范围内,并将压实化的破碎物用作植物栽培用培养基,从而开发了能在轻量的同时稳定地进行植物定植,且能够兼具保水性和通气性的植物栽培用培养基。而且,确认了该植物栽培用培养基在使用后与植物残渣一同堆肥化。

本发明是鉴于上述情况而完成的,其问题是提供一种在能够兼具保水性和通气性的同时,在植物栽培后能被土壤中的微生物分解、堆肥化(可堆肥)的环境负荷小的植物栽培用培养基。

解决问题的技术方案

为解决上述问题,本发明的植物栽培用培养基由袋体和破碎物构成,所述破碎物以压缩状态填充到所述袋体中且将由脂肪族聚酯系树脂制成的发泡体破碎而成,填充到所述袋体后的所述破碎物的堆积密度相对于填充到所述袋体前的所述破碎物的堆积密度之比大于1且2以下。

在本发明的植物栽培用培养基中,填充到袋体前的所述破碎物的比表面积优选为0.5m2/g~2.0m2/g。

另外,在本发明的植物栽培用培养基中,填充到袋体前的所述破碎物的堆积密度优选为10kg/m3以上且小于100kg/m3

另外,在本发明的植物栽培用培养基中,所述袋体优选为由脂肪族聚酯系树脂构成的编物、织物或无纺布。

另外,在本发明的植物栽培用培养基中,所述发泡体优选为聚乳酸系树脂。

发明效果

根据本发明的植物栽培用培养基,能够实现在能够兼具保水性和通气性的同时,在植物栽培后能被土壤中的微生物分解、堆肥化(可堆肥)的环境负荷小的植物栽培用培养基。

附图说明

图1是示意性表示本发明的植物栽培用培养基的第一实施方式的示意立体图。

图2是图1的A-A′截面的示意截面图。

图3是示意性表示本发明的植物栽培用培养基的第二实施方式,即,在短方向上排列复数个第一实施方式的植物栽培用培养基,并用包装膜包装的方式的局部剖切示意立体图。

图4是图3的B-B′截面的示意截面图。

图5是表示在实施例的植物栽培用培养基和对照区的椰糠培养基中栽培的番茄根域形状的截面照片。

具体实施方式

以下,参照附图详细说明本发明的植物栽培用培养基。

图1是示意性表示本发明的植物栽培用培养基的第一实施方式的示意立体图。图2是图1的A-A′截面的示意截面图。

本实施方式的植物栽培用培养基1由袋体3;以及以压缩状态填充到袋体3中的将由脂肪族聚酯系树脂制成的发泡体破碎而成的破碎物2构成。填充到袋体3后的破碎物(以下称作“填充后的破碎物”)2的堆积密度相对于填充到袋体3前的破碎物(以下称作“填充前的破碎物”)2的堆积密度之比大于1且2以下。即,特征在于,将由脂肪族聚酯系树脂制成的发泡体破碎而成的破碎物2,以填充后的所述破碎物2的堆积密度相对于填充前的破碎物2的堆积密度之比大于1且2以下的压缩状态填充到袋体3中。

如上所述,虽然脂肪族聚酯系树脂是合成高分子,但具有生物降解性,具备能被土壤中的微生物等分解的特性。脂肪族聚酯系树脂在其主链中包含脂肪族酯作为主成分。脂肪族聚酯系树脂中脂肪族酯的含有比例至少为60摩尔%,优选为80~100摩尔%,更优选为90~100摩尔%的比例。脂肪族聚酯系树脂是含脂肪族多元羧酸成分和脂肪族多元醇成分的聚酯或含脂肪族羟基羧酸成分的聚酯,例如,可举出聚丁二酸丁二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚乳酸等。其中,构成发泡体的脂肪族聚酯系树脂优选为聚乳酸系树脂。

聚乳酸系树脂在通常的使用环境下物理稳定,能长期使用。另外,使用后的聚乳酸系树脂保持在与堆肥内部或土壤中一样的适度的水分和温度的环境下易分解(水解),此后,由微生物进行分解(生物降解),最终完全分解为水和二氧化碳。因此,通过将聚乳酸系树脂用作植物栽培用培养基1的主要材料,能够与茎叶物等植物残渣一同进行堆肥化(堆肥化)处理,能大幅减少使用后培养基的废弃成本。

如此地,当作为植物栽培用培养基1的主要材料使用聚乳酸系树脂的发泡体的破碎物2时,能在轻量的同时稳定地进行植物定植,且能够兼具保水性和通气性。此外,当作为植物栽培用培养基1的主要材料使用聚乳酸系树脂的发泡体的破碎物2时,能够实现能在植物栽培后在堆肥内部或土壤中进行水解或由微生物进行生物降解、堆肥化的环境负荷小的植物栽培用培养基1。

所述聚乳酸系树脂优选为含50摩尔%以上来自乳酸的成分单元的聚合物。作为该聚乳酸系树脂,例如包含(a)乳酸的聚合物、(b)乳酸与其他脂肪族羟基羧酸的共聚物、(c)乳酸和脂肪族多元醇和脂肪族多元羧酸的共聚物、(d)乳酸与脂肪族多元羧酸的共聚物、(e)乳酸与脂肪族多元醇的共聚物、(f)这些(a)~(e)的任意组合的混合物等。另外,该聚乳酸还包含被称作立体复合聚乳酸、立体嵌段聚乳酸的聚乳酸。需要说明的是,作为乳酸的具体例子,可举出L-乳酸、D-乳酸、DL-乳酸或这些的环状二聚体即L-丙交酯、D-丙交酯、DL-丙交酯或这些的混合物。

作为所述(b)中的其他脂肪族羟基羧酸,例如,可举出乙醇酸、羟基酪酸、羟基缬草酸、羟基己酸、羟基庚酸等。

另外,作为所述(c)和(e)中的脂肪族多元醇,例如,可举出乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇、新戊二醇、十次甲基二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇等。

另外,作为所述(c)和(d)中的脂肪族多元羧酸,例如,可举出琥珀酸、己二酸、辛二酸、癸二酸、十二烷二羧酸、琥珀酸酐、己二酸酐、均苯三甲酸、丙烷三羧酸、均苯四甲酸、均苯四甲酸酐等。

作为发泡体,除了由树脂粒子获得发泡粒子之外,可举出发泡线束、发泡成型体和挤出发泡体等。其中,从容易获得细小均匀的气泡直径和气泡膜厚考虑,优选由发泡粒子构成。

对于发泡体而言,通过由脂肪族聚酯系树脂制造树脂粒子并使该树脂粒子发泡,能够获得内部具有大量微小气泡的发泡体。但是,该发泡体虽然内部形成微小气泡,但其表面通常是平滑的,未完全发挥出内部的微小气泡带来的性能。

因此,在本发明中,将所述发泡体破碎而成的破碎物2用作植物栽培用培养基1的主要材料,通过将该发泡体内部的微小气泡在破碎物2表面露出,以谋求增大破碎物2的比表面积。另外,这样的破碎物2以压缩状态填充到袋体3中。破碎物2的比表面积优选为0.5m2/g~2.0m2/g。

发泡体的平均粒径优选为3~15mm,更优选为5~10mm。当发泡体的平均粒径在上述范围内时,由于容易获得细小均匀的气泡直径和气泡膜厚,且容易使发泡体破碎后的破碎物的气泡直径和气泡膜厚均匀,因此优选。

发泡体的表观密度优选为12~30kg/m3,更优选为14~25kg/m3,进一步优选为15~20kg/m3。当发泡体的表观密度在上述范围内时,由于容易成为轻量性优异的破碎物,因此优选。

如下所述求出发泡体的平均粒径和发泡体的表观密度。首先,将发泡体在相对湿度50%、温度23℃、1atm的条件下放置2天。接着,准备装有温度23℃的水的量筒,使用金属网等工具使放置2天的任意量的发泡体在上述量筒内的水中下沉。另外,考虑到金属网等工具的体积,测定由水位上升部分读取的发泡体的容积[L]。通过将该容积除以装入量筒的发泡体的个数,算出每个发泡体的平均体积。另外,以具有与获得的平均体积相同体积的假想真球的直径为发泡体的平均粒径[mm]。另外,通过将放入量筒的发泡体的质量除以容积,求出发泡体的表观密度。

发泡体的平均气泡直径优选为30~500μm,更优选为50~250μm。当平均气泡直径满足上述范围时,在破碎发泡体时独立气泡被破坏,成为包含来自原始发泡体的气泡膜的薄片状部分的破碎物,且容易成为包含包围来自原始发泡体的气泡膜的薄片状部分的边缘和边缘聚集的节点的形状,从而能够提高比表面积。其结果是,由于易获得保水性优异的培养基因此优选。另外,由于比表面积的上升增加与营养液的接触面积,因此在确保作为培养基的一定保水性能的方面是有效手段。

发泡体的平均气泡直径的测定,能够基于用显微镜拍摄的将发泡体大致二等分的切割面的放大照片,如下所述地求出。在发泡体的切割面放大照片中,绘制穿过气泡切割面的大致中心从发泡体的一个表面到另一表面的4根线段。但是,该线段以形成从气泡切割面的大致中心到切断粒子表面的沿等间隔的8个方向延伸的放射状的直线的方式绘制。接着,统计与所述4根线段分别相交的气泡的数量(n1~n4),求出与各线段相交的气泡数量的总和N=n1+n2+n3+n4(个)。接着,求出4根线段各自长度的总和L(μm),由总和L和总和N按照以下式(1)求出发泡粒子的平均气泡直径(d′)。

d′=L/(0.616×N)···(1)

该操作对随机选择的10个发泡体进行,将各发泡体的平均气泡直径相加并平均的值记作发泡体的平均气泡直径(d)。上述式(1)是在气泡为球状且几乎均匀大小的情况下求气泡球平均直径的计算式,记载于《塑料泡沫手册(プラスチックフォームハンドブック)》(出版商:日刊工业新闻社,昭和48年2月28日发行)“4.2.2项”的第37页。

发泡体的平均气泡膜厚优选为3μm以下,更优选为2μm以下,进一步优选为1.5μm以下。当平均气泡膜厚满足上述范围时,由于将发泡体破碎而成的破碎物为薄片状且破碎物的堆积密度低,因此优选。另一方面,从抑制气泡膜因破碎而过度破裂而使破碎物变得过细的观点出发,优选为0.5μm以上,更优选为0.7μm以上。

由通过上述方法测定的平均气泡直径d使用以下式(2)算出发泡体的平均气泡膜厚。

VS=(ρf-ρg)/(ρs-ρg)=[(d+T)3-d3]/(d+T)3···(2)

其中,VS是基材树脂的容积分率、ρf是发泡粒子的表观密度(g/cm3)、ρs是基材树脂的密度(g/cm3)、ρg是气泡内的气体密度(g/cm3)、d是平均气泡直径(μm)、T是平均气泡膜厚(μm)。上述式是平均气泡直径与平均气泡膜厚的关系式,记载于《塑料泡沫手册(プラスチックフォームハンドブック)》(出版商:日刊工业新闻社,昭和48年2月28日发行)第222页的“1.3.2项”。根据式(2),确定本发明发泡粒子的平均气泡直径,便确定发泡粒子的平均气泡膜厚(T)。

脂肪族聚酯系树脂的发泡体的制造方法能够适宜使用以往公知的方法,只要不降低这些树脂的水解性或生物降解性且不阻碍植物生长发育,就可以添加发泡体的制造中通常使用的发泡剂等各种添加剂。作为发泡体的制造方法,例如,优选通过溶融发泡成型法的二次发泡获得发泡体的方法。在该方法中,首先,作为“一次发泡”,将脂肪族聚酯系树脂、聚乳酸系树脂的树脂珠分散在密闭容器内的水系分散剂中,在高温、高压下含浸于发泡剂,释放到比密闭容器的内压更低的压力范围内使其发泡。通过一次发泡获得的脂肪族聚酯系树脂、聚乳酸系树脂的预发泡粒子可被称作“一次发泡粒子”。

此外,作为“二次发泡”,例如将一次发泡粒子在耐压容器内中用空气等无机气体加压,在施加内压后通过蒸汽加热进一步发泡。通过二次发泡获得的脂肪族聚酯系树脂的预发泡粒子可被称作“二次发泡粒子”。

这样获得的脂肪族聚酯系树脂的发泡体的破碎能够适宜使用以往公知的方法,例如,可举出用市售的破碎机进行破碎处理等。另外,对于获得的破碎物2,能够通过分取筛下成分等方法使破碎物2的粒径均在一定数值以下。

另外,在本发明中,填充前的破碎物2的比表面积优选为0.5m2/g~2.0m2/g,更优选为1.0m2/g~2.0m2/g,进一步优选为1.2m2/g~1.8m2/g。当比表面积在上述范围内时,由于破碎物2的微小气泡良好地保持营养液或空气,因此植物没有根腐病,且能够以高水准兼具适合植物生长发育的保水性和通气性,因此优选。需要说明的是,在本说明书中,“比表面积”的值通过非活性气体(例如,氮气)的低温低湿物理吸附使用BET法测定的。

填充前的破碎物优选通过筛孔孔径4mm的筛子的比例为90质量%以上,更优选通过筛孔孔径1.7mm的筛子的比例为90质量%以上。另一方面,从破碎物过小则破碎物的堆积密度增大的观点出发,填充前的破碎物优选不通过筛孔孔径45μm的筛子的比例为90质量%以上。需要说明的是,上述筛孔孔径是基于JIS Z8801-1:2006规定的筛网的公称筛孔孔径。

能够基于以下式(3)算出破碎数。

(破碎数)=(破碎前的发泡体的平均粒径)/(填充前的破碎物通过90质量%以上的筛子的筛孔孔径)···(3)

破碎数优选为1.1~5,更优选为1.5~4。当破碎数在上述范围内时,由于意味着发泡体被适当破碎,且容易兼具植物栽培用培养基的保水性和通气性,因此优选。

本发明的植物栽培用培养基1中,破碎物2填充到袋体3中。破碎物2在袋体3的内部处于压缩状态,由此破碎物2的粒子间距离变得均匀,且容易引起毛细管现象。因此,作为培养基的保水率提高。需要说明的是,在本说明书中,使破碎物2的体积变为压缩状态的处理被称作压实化处理。

具体而言,破碎物2的压缩状态的特征在于,设定为填充后的破碎物2的堆积密度相对于填充前的破碎物2的堆积密度之比大于1且2以下的压缩状态。需要说明的是,在本说明书中,基于JIS K6911-1995热固化性塑料一般试验方法求出“填充前的破碎物的堆积密度”的值。基于以下式(4)算出填充前的破碎物2的堆积密度。

填充前的破碎物的堆积密度(kg/m3)=〔装入破碎物的量筒的质量(kg)-量筒的质量(kg)〕/〔量筒的内容积(m3)〕···(4)

另外,基于以下式(5)算出填充后的破碎物2的堆积密度。

填充后的破碎物的堆积密度(kg/m3)={填充后的破碎物的质量(kg)-袋体质量(kg)}/{填充后的破碎物的内容积(m3)}···(5)

需要说明的是,由破碎物以压缩状态填充的袋体的外径尺寸求出填充后的破碎物的内容积。

当填充后的破碎物2的堆积密度相对于填充前的破碎物2的堆积密度之比在上述范围内时,将压实化处理后的破碎物2用于植物栽培用培养基1时,破碎物2的粒子间距离均匀化,变得容易引起毛细管现象,其结果是能够提高培养基的保水率。

作为控制填充后的破碎物2的堆积密度相对于填充前的破碎物2的堆积密度之比的方法,例如,可举出调节袋体3中的破碎物2的填充量。

存在破碎的发泡体的堆积密度通常高于原始发泡体的堆积密度的趋势。破碎处理不过是破坏发泡体的独立气泡结构的行为,气泡结构的破坏减少了所谓的气相和固相的复合物即发泡体中气相体积的比例。因此,存在破碎后的发泡体的堆积密度高于破碎前的发泡体的堆积密度的趋势。在本发明中,填充前的破碎物2的堆积密度优选为10kg/m3以上且小于100kg/m3,更优选为10kg/m3以上且40kg/m3以下,进一步优选为12kg/m3以上且30kg/m3以下。当堆积密度在上述范围内时,能够发挥所期望的保水性能,并且能稳定地进行植物定植。

作为填充了发泡体的破碎物2的袋体3,只要与破碎物2同样具备生物降解性就没有特别的限制,例如,优选由脂肪族聚酯系树脂构成的编物、织物或无纺布。另外,袋体3优选具备伸缩性。在本说明书中,“编物”的用语是指,通过用线、纤维打结的方法逐个形成形状而获得的布制品。另外,在本说明书中,“织物”的用语是指,使用多根经线和一根或复数根纬线,以线交差的结构逐段制作布料而获得的布制品。

构成袋体3的线优选使用脂肪族聚酯系树脂制的三维卷曲加工线,尤其优选使用由聚乳酸系树脂构成的多丝纤维线中的一种临时卷曲加工线。作为这样的线的伸缩特性,例如,CR值优选为10%以上,进一步优选为20%以上,更优选为40%以上。CR值是柔顺系数(Compliance Ratio)的简称,是评价纤维所受载荷与纤维伸长的关系的指标之一。CR值时随纤维种类而不同的固有值,CR值越高纤维的伸缩性越大。

作为编物的袋体3,例如,可举出伸缩性的编织袋等。另外,作为织物的袋体3,例如,可举出氨纶织物等。另外,作为无纺布的袋体3,可举出氨纶无纺布等。这些袋体3的制造方法没有特别限制,例如,可举出用全自动编机或全自动织机等的机械编、机械织、熔喷无纺布等方法。袋体3可以在获得两端部为开放端部的筒状编物、织物或无纺布后,通过热熔融等封闭一端部而成为袋体3,也可以预先使一端部为封闭端部而形成袋体3。

例如,在向上述伸缩性的编织袋中填充破碎物2时,优选填充后的破碎物2的压实度在1.05~1.4的范围。通过使压实度在上述范围内,能够获得保水性优异的植物栽培用培养基。

基于以下式(6)算出压实度。

(压实度)=(填充前的破碎物的堆积密度)/(填充后的破碎物的堆积密度)···(6)

这样的压实度的控制、填充后的破碎物2的堆积密度相对于填充前的破碎物2的堆积密度之比的控制,能通过调整向袋体3中填充的破碎物2的分量来实现。

例如,可举出使用由脂肪族聚酯系树脂制三维卷曲加工线构成的绳等绑扎或缝合、使用内置电热线的密封机等使树脂成分热熔融等来密封填充了发泡体的破碎物2的袋体3的开放端部。

这样制造的植物栽培用培养基1的外径尺寸,只要能收纳于栽培托盘或其他植物栽培容器中就没有特别限制。当然,当填充后的破碎物2的堆积密度相对于填充前的破碎物2的堆积密度之比在规定的数值范围内时,取决于收纳植物栽培用培养基1的植物栽培容器的内部形状,能将发泡体的破碎物2以任意形状收纳到袋体3中。考虑到大规模的植物工厂中使用的栽培托盘的形状,例如,可举出优选使用长度1000mm左右的长条的袋体3。另外,考虑到植物栽培用培养基1的处理、便携性等,其直径优选为50mm~150mm左右。

本发明中植物栽培用培养基1的压实化处理中,能够在将前述袋体3中发泡体的破碎物2的填充量调整至压缩状态后,在填充破碎物2的袋体3上层叠土壤、砂或其他现有的植物栽培用培养基例如岩棉、泥炭苔、椰糠等农业物资,进一步进行压实化处理。

如此地,在形成植物栽培用培养基1与土壤、其他农业物资的层叠结构并进行压实化处理的情况下,植物栽培用培养基1通常优选配置在根域侧或最下部。通过将植物栽培用培养基1配置在最下部,植物的根主要伸长到植物栽培用培养基1内部,能够将对土壤、其他农业物资的根域的影响抑制到最小限度。另外,由于植物栽培用培养基1的外部包装是袋体3,因此在植物栽培后,能够将连同袋体3的植物残渣和容易堆肥化的植物栽培用培养基1,与土壤及其他农业物资简单地分离。

作为本发明的压实化处理以外的压实化处理,例如有以下方法。第一种是不将发泡体的破碎物2填充到袋体中直接以层状配置在最下部,并在层状配置的发泡体的破碎物2上配置土壤等的方法。在这种情况下,破碎物2因破碎物2上配置的土壤的质量而被压实化。第二种是发泡体的破碎物2不以压缩状态填充到袋体中(即,发泡体的破碎物2的填充量小于袋体容量),将填充了发泡体的破碎物2的袋体配置在最下部,并在袋体上配置土壤的方法。这种情况与上述相同,袋体内的破碎物2因土壤的质量而被压实化。第三种是通过将发泡体的破碎物2以压缩状态在模具内成型成为发泡成型体来压实化的方法。

以下详细说明本实施方式的植物栽培用培养基1的使用方法。

在使用植物栽培用培养基1时,优选预先浸渍于水,使发泡体的破碎物2表面的微小气泡中保持足够的水分。例如,浸渍时间优选为12小时~24小时左右。从水中拉起浸渍的培养基并排水时,从袋体3排出剩余水分,变为适合植物生长发育的水分含量。

能够由常态保水率求出植物栽培用培养基1的水分含量。在足够大的桶中装满水,植物栽培用培养基下沉至完全浸渍于水中后放置24小时以上。放置后,用足够大小的笊篱拉起,能够由拉起1小时后测定的植物栽培用培养基1的质量,与预先测定的植物栽培用培养基1的干燥状态质量(初始质量)的差算出常态保水率。需要说明的是,从植物栽培用培养基1排水是靠重力的自然排水。植物栽培用培养基1的干燥状态质量是在温度23℃、湿度50%的环境下保存24小时以上后测定的。

基于以下式(7)算出常态保水率的计算式。

(常态保水率vol%)={((从拉起开始1小时后的植物栽培用培养基1质量)-(植物栽培用培养基1的干燥状态的质量))/(水的密度)}/(由外形尺寸算出的植物栽培用培养基的体积)×100···(7)

如上所述,含水的植物栽培用培养基1除了用作高架栽培用的培养基之外,例如可用作土耕、种植栽培中土壤的一部分或全部的代替培养基。尤其是,由于本发明的植物栽培用培养基1的轻量性优异,因此能够适合用作高架栽培用的培养基。

作为本发明的植物栽培用培养基1的具体用途,例如,可举出番茄(茄科)或草莓(蔷薇科)等果蔬类栽培用培养基、莴苣(菊科)等叶物类栽培用培养基。另外,通常,只要是用作栽培品种的植物种类的栽培就没有特别限制。例如,可举出与番茄同属茄科的辣椒、茄子等,白菜等十字花科,黄瓜、苦瓜等葫芦科等。另外,还能栽培禾本科、伞形科、葱科、菊科、旋花科、鸢尾科等植物。

接着,参照附图说明本发明的植物栽培用培养基的其他实施方式。需要说明的是,在以下实施方式中,主要说明与上述第一实施方式不同的方面,相同的构成标记相同的符号,并省略或简略其说明。

图3是示意性表示本发明的植物栽培用培养基的第二实施方式的示意立体图。图4是图3的B-B′截面的示意截面图。

在本实施方式的植物栽培用培养基1a中,如图3、4示意性示出的,在短方向上排列复数个将发泡体的破碎物2填充到袋体3中的第一实施方式的植物栽培用培养基1,并用作为包装材料的树脂膜(以下,称作包装膜4)等包装其外侧。包装膜4优选聚乳酸系树脂等脂肪族聚酯系树脂,但不一定具备生物降解性,可以以聚丙烯系树脂、聚苯乙烯系树脂、聚乙烯系树脂等为原料。

这样的植物栽培用培养基1a中,能够在上表面侧的包装膜4上设置植物定植用的孔,或在侧面下部的包装膜4上设置排水用的切槽。通过在包装膜4上设置孔或切槽,填充在袋体3内部的发泡体的破碎物2不漏出,能够促进植物稳定的定植,并排出培养基内部剩余的水分。

在使用植物栽培用培养基1a时,将预先设置于包装膜4上的定植孔作为注水口,能够通过该注水口注水。注水后,放置12小时~24小时左右后,在包装膜4的侧面下部设置排水用切槽,能从该切槽排出剩余水分。

以这种方式含水并调整水分含量的植物栽培用培养基1a,与第一实施方式相同,除了用作高架栽培用的培养基之外,例如可用作土耕、种植栽培中土壤的一部分或全部的代替培养基。

另外,在植物栽培后,在作为包装膜4使用具备生物降解性的树脂膜的情况下,能够将连同包装膜4的植物残渣、植物栽培用培养基1a进行堆肥化。另一方面,在作为包装膜4使用不具备生物降解性的树脂膜的情况下,在除去包装膜4后,使植物残渣、植物栽培用培养基1a进行堆肥化。

以下示出实施例,但本发明的植物栽培用培养基完全不受这些实施例限制。

实施例

1.植物栽培用培养基的常态保水率的测定

<实施例1>

从安装了1.5Φ筛网的筛网磨机(HA8-2542-25,株式会社HORAI((株)ホーライ)制)的投入口以50kg/hr的投入速度投入5kg作为发泡体的堆积发泡倍率100倍的聚乳酸系树脂的发泡粒子(表观密度20kg/m3,平均粒径5.3mm,平均气泡直径188μm,气泡膜厚1.0μm)并破碎。

聚乳酸系树脂发泡粒子的堆积发泡倍率,是准备1L的量筒,将发泡粒子填充至量筒的1L标线,并测定填充的发泡粒子的质量(g),在单位换算并求出堆积密度(kg/m3)后,将聚乳酸的树脂密度1.25(g/cm3)除以上述堆积密度的值记作堆积发泡倍率。

如下所述地测定聚乳酸系树脂发泡粒子的表观密度。首先,将发泡粒子在相对湿度50%、温度23℃、1atm的条件下放置2天。接着,准备装有温度23℃的水的量筒,使用金属网使2天放置的发泡粒子在量筒内的水中下沉。另外,考虑到金属网的体积,测定由水位上升部分读取的发泡体的容积[L]。通过将装入量筒的发泡粒子的质量除以容积并单位换算求出发泡粒子的表观密度。

聚乳酸系树脂发泡粒子的平均气泡直径,基于用显微镜拍摄的将发泡体大致二等分的切割面的放大照片,如下所述地求出。在发泡体的切割面放大照片中,绘制穿过气泡切割面的大致中心从发泡体的一个表面到另一表面的4根线段。但是,该线段以形成从气泡切割面的大致中心到切断粒子表面的沿等间隔的8个方向延伸的放射状的直线的方式绘制。接着,统计与所述4根线段分别相交的气泡的数量(n1~n4),求出与各线段相交的气泡数量的总和N=n1+n2+n3+n4(个)。次接着,求出4根线段各自长度的总和L(μm),由总和L和总和N按照式(1)求出发泡粒子的平均气泡直径(d′)。该操作对随机选择的10个发泡体进行,将各发泡粒子的平均气泡直径相加并平均的值记作聚乳酸系树脂发泡粒子的平均气泡直径(d)。

由于聚乳酸系树脂发泡粒子的气泡膜厚在式(2)中(ρf和ρs)>>ρg,因此当ρg为0(g/cm3)时,Vs=ρf/ρs。因此,基于以下式(8)算出平均气泡膜厚T(μm)。

T=d〔(X/(X-1))1/3-1〕···(8)

其中,ρs是基材树脂的密度,聚乳酸的树脂密度为1.25(g/cm3),因此为1.25。ρf是发泡粒子的表观密度,因此为0.020(g/cm3)。

获得的破碎物100%通过筛孔孔径1.4mm的筛子。

另外,当使用Kr气体的BET吸附试验机(麦克默瑞提克公司制,商品名:SmartVacPrep),由多点法测定获得的发泡体的破碎物的比表面积时,比表面积的值为1.28m2/g。

填充前的破碎物通过90质量%以上的筛子的筛孔孔径,如下所述地求出。使用小于筛网磨机的筛网且具有最接近的公称筛孔孔径的筛网筛分破碎物(振动5分钟)。在破碎物通过90质量%以上的情况下,由具有更小一个的公称筛孔孔径的筛网进行相同的筛分。通过上述操作,筛分进行至破碎物通过不到90质量%以上,并将破碎物通过90质量%以上的最小公称筛孔孔径记载于表1。

从这样获得的聚乳酸系树脂的发泡体的破碎物中分取体积4.19L、质量152.5g,填充到一端部通过热熔融封闭端部,另一端部为开放端部的由聚乳酸系树脂构成的全长1000mm的伸缩性编织袋中,使开放端部热熔融以获得植物栽培用培养基。该培养基的外形尺寸为直径70mm的大致圆柱形状且长度为990mm。另外,由培养基的外形尺寸算出的填充后的破碎物的体积为3.81L。由于体积为4.19L、质量为152.2g,将上述质量除以体积算出填充前的破碎物的堆积密度为36.3kg/m3。由于体积为3.81L、质量与填充前的破碎物相同为152.2g,因此算出填充后的破碎物的堆积密度为39.9kg/m3

在足够大的桶中装满水,植物栽培用培养基下沉至完全浸渍于水中后放置24小时。放置后,用足够大小的笊篱拉起,能够由拉起1小时后测定的植物栽培用培养基1的质量,与预先测定的植物栽培用培养基1的干燥状态质量(初始质量)的差,基于式(7)算出常态保水率。需要说明的是,从植物栽培用培养基1排水是靠重力的自然排水。另外,植物栽培用培养基1的干燥状态质量是在温度23℃、湿度50%的环境下保存24小时以上后测定的。

<实施例2>

除了将筛网磨机安装的筛网的筛网孔径变更为Φ3以外,与实施例1相同地制造植物栽培用培养基并浸渍于水中。

<实施例3>

除了将筛网磨机安装的筛网的筛网孔径变更为Φ1.7以外,与实施例1相同地制造植物栽培用培养基并浸渍于水中。

<实施例4>

除了将筛网磨机安装的筛网的筛网孔径变更为Φ4以外,与实施例1相同地制造植物栽培用培养基并浸渍于水中。

<比较例1>

除了将堆积发泡倍率100倍的聚乳酸系树脂的发泡体,不使用筛网磨机破碎就填充到袋体中以外,与实施例1相同地制造植物栽培用培养基并浸渍于水中。

<比较例2>

除了将筛网磨机安装的筛网的筛网孔径变更为Φ3,并以压实度为1.00的方式将破碎物填充到袋体中以外,与实施例1相同地制造植物栽培用培养基并浸渍于水中。

将测定的实施例1-4和比较例1-2的植物栽培用培养基的各种特性值的结果示于表1。

[表1]

如表1所示,确认了在填充前的破碎物通过90质量%以上的筛子的筛孔孔径越小破碎数越大的同时,向袋体中填充前的破碎物的比表面积增大则培养基的常态保水率值增大。

2.使用植物栽培用培养基的番茄的栽培试验

接着,使用沿长方向平行排列3袋实施例3的植物栽培用培养基,并用聚乙烯树脂制的包装膜包装的培养基进行番茄的栽培试验。

在番茄定植的前一天,在包装膜的上表面打开注水用的切口,以培养基整体浸渍于水中的方式,填充水至包装膜内部充满水并放置24小时。放置后,将设置于包装膜的上表面的注水用切口扩大至与育苗盆底面相同程度,并作为定植孔,在包装膜的两侧面下部设置复数个排水用的切槽。将其放置在大笊篱上,靠重力使剩余的水分自然排水。

配合设置于排水后的培养基的包装膜上的定植孔,挖空育苗盆的底部,并在培养基上配置二次育苗的番茄(Furutika(フルティカ)<注册品种>)苗。在定植时,株间距为15cm,床间距为110cm,每一床为26株。定植后的营养液管理为循环式,使用滴管(耐特菲姆(ネタフィム)公司制)定时灌水。灌液频率按照30分钟1次少量高频地进行。另外,排液率设定为20%。另外,温室内的环境设定昼温(换气温度)/夜温(暖气温度)为28℃/15℃。

在这样的条件下栽培番茄并确认结果后,疏果至1果实簇4果,并继续栽培至收获。番茄收获后,从植物栽培用培养基除去包装膜,不分离植物残渣、袋体、发泡体的破碎物就投入堆肥。

<结果>

随机选择50个使用实施例的植物栽培用培养基栽培的番茄,分别测定重量和糖度,将这些算术平均求出重量平均值和糖度平均值。使用实施例的植物栽培用培养基栽培的番茄重量平均值为19.9g、糖度平均值为5.9%。需要说明的是,糖度测定使用糖度计(爱拓(アタゴ)公司制,商品名“PAL-1”)。另一方面,使用现有的植物栽培用培养基之一的椰糠培养基栽培的番茄重量平均值为19.3g、糖度平均值为5.7%。综上所述,使用实施例的植物栽培用培养基栽培的番茄果实与使用现有植物栽培用培养基之一的椰糠培养基栽培的番茄果实相比较,能够确认获得几乎同等品质的番茄果实。

另外,能够确认在实施例的植物栽培培养基除去包装膜后,在沿深度方向切断培养基时,如图5所示,番茄的根在水耕栽培时主要为细根,伸长以集中在培养基的中央部分和培养基的下面部分。另外,当不分离植物残渣、实施例的植物栽培培养基的袋体、发泡体的破碎物就投入堆肥时,确认在进行生物降解。

附图标记说明

1、1a 植物栽培用培养基

2 破碎物

3 袋体

4 包装膜

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