(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径０．２〜６ｍｍ、陽イオン交換容量５ｍｅｑ／１００ｍＬ以上および陰イオン交換容量５ｍｅｑ／１００ｍＬ以上を有することを特徴とする、陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーを含有するアルギン酸ゲルから成る粒状植物育成体。
【請求項２】
ｐＦ１．７〜２．７における保水量が、粒状植物育成体１００ｍＬ当たり５〜５０ｍＬである、請求項１記載の粒状植物育成体。
【請求項３】
前記粒状植物育成体１００ｍＬ当たり５〜５０ｍＬのｐＦ１．７〜２．７における保水量が、連続気孔構造を有する多孔質粉粒体と組み合わせることで達成される請求項２記載の粒状植物育成体。
【請求項４】
前記粒状植物育成体１００ｍＬ当たり５〜５０ｍＬのｐＦ１．７〜２．７における保水量が、粒状植物育成体自体を多孔質化することにより達成される請求項２記載の粒状植物育成体。
【請求項５】
前記粒状植物育成体の多孔質化が、粒状植物育成体の製造時に真空凍結乾燥するか、あるいは粒状植物育成体の製造時に親水性界面活性剤を配合して起泡後にゲル化させることにより達成される請求項４記載の粒状植物育成体。
【請求項６】
前記陽イオン交換性フィラーがゼオライト、スメクタイト系鉱物、雲母系鉱物、陽イオン交換樹脂および腐植から成る群から選択され、前記陰イオン交換性フィラーがハイドロタルサイト、マナセアイト、パイロオーライト、シェーグレン石、緑青、アロフェン、イモゴライト、カオリンおよび陰イオン交換樹脂から成る群から選択される、請求項１記載の粒状植物育成体。
【請求項７】
前記連続気孔構造を有する多孔質粉粒体が発泡ガラスおよび高分子多孔体から成る群から選択される、請求項３記載の粒状植物育成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルギン酸塩および多価金属イオンから形成される粒状ゲル中に、陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーを含有してなり、優れた保肥性、優れた保水性および優れた通気性を有する粒状植物育成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、野菜価格の高騰や家庭菜園ブームにより、様々な人工土壌が商品化されてきたが、天然材料を使用したものがほとんどで、品質面でのばらつきが大きく、特にピートモスなどの天然有機材では、資源の枯渇や環境破壊の問題などにより良質な材料の入手が困難になってきている。
【０００３】
上記のように、天然の土壌に代わる人工的土壌資材の１つとしては、多孔質セル状のため軽量であり、通気性や保水性に優れるとともに、陽イオン交換容量が大きく保肥性に優れ、かつ安価であるなどの点からピートモスが好適に用いられてきた。しかしながら、ピートモスは上記のように多孔質セル状のため保水性に優れるが、一度完全に乾燥状態になると撥水性が強くなり、再び水分を加えても保水しにくくなるという問題があり、また、乾燥を防止するために水分を多量に供給すると水分を保持し過ぎて、通気性が悪くなり、根腐れや病害の原因となるという問題があった。
【０００４】
そのような問題を解決するため、アルギン酸ゲルや多孔性無機材料など、多くの天然の土壌の代替品が提案されてきた（特許文献１〜３）。
【０００５】
特許文献１には、無菌環境下にある植物種子または再分化組織を生育させるために用いられる無菌植物用人工土壌であって、ゲル性支持材により粒状または紐状の成形体にし、その成形体を集合したことを特徴とする無菌植物用人工土壌が開示されている。ゲル性支持材としてアルギン酸塩などを使用して粒状ゲルを形成し、保水量と通気性を同時に確保する。しかしながら、特許文献１の人工土壌では、アルギン酸塩をイオン架橋して粒状ゲルを形成しただけであり、十分な保肥性は得られない。
【０００６】
特許文献２には、陽イオン交換容量が５０（ｃｍｏｌ／ｋｇ）以上４００（ｃｍｏｌ／ｋｇ）以下、かつ、細孔分布のメディアン径が０．０１（μｍ）以上１５．００（μｍ）以下であり、外周部にゼオライトが形成されていることを特徴とする無機多孔質体が開示されている。しかしながら、上記無機多孔質体の孔径が１５μｍ以下と小さいため植物が吸水しにくく、陽イオン交換容量について規定はあるが、陰イオン交換性材料が使用されておらず陰イオン交換容量は低いと考えられる。また、原料として鋳物工場の集塵装置から粉塵廃棄物として排出される廃砂（鋳物砂）であり、製造時に高温（８００℃）で焼成する必要があり、また有害金属や有害薬品なども微量ではあるが含有しているなどの問題がある。
【０００７】
特許文献３には、０．１〜１０重量％のアルギン酸塩溶液を多価陽イオン溶液に滴下してアルギン酸を架橋結合させて製造することを特徴とするビード形アルギン酸ゲル水処理剤が開示されている。しかしながら、イオン吸着剤が含有されていないため、陽イオンおよび陰イオンの吸着能が低いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６‐２０９６６２号公報
【特許文献２】特開２００２‐８０２８４号公報
【特許文献３】特開平１１‐７０３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような従来の天然土壌の代替品の有する問題点を解決し、高い陽イオン交換能および陰イオン交換能の両方を有する優れた保肥性、植物の吸収し易い状態の水に対する優れた保水性、並びに飽和状態に保水させた場合でも短時間で高通気性状態に戻る優れた通気性を有する、粒状植物育成体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、上記目的を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーを含有するアルギン酸ゲルから成る粒状植物育成体において、粒径、陽イオン交換容量および陰イオン交換容量を特定範囲内に規定することによって、優れた保肥性、優れた保水性および優れた通気性を有する粒状植物育成体を提供し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
本発明は、粒径０．２〜６ｍｍ、陽イオン交換容量５ｍｅｑ／１００ｍＬ以上および陰イオン交換容量５ｍｅｑ／１００ｍＬ以上を有することを特徴とするアルギン酸ゲルから成る粒状植物育成体に関するものである。
【００１２】
本発明を好適に実施するために、
ｐＦ１．７〜２．７における保水量が、粒状植物育成体１００ｍＬ当たり５〜５０ｍＬであり；
上記粒状植物育成体１００ｍＬ当たり５〜５０ｍＬのｐＦ１．７〜２．７における保水量が、連続気孔構造を有する多孔質粉粒体と組み合わせることで達成され；
上記粒状植物育成体１００ｍＬ当たり５〜５０ｍＬのｐＦ１．７〜２．７における保水量が、粒状植物育成体自体を多孔質化することにより達成され；
上記粒状植物育成体の多孔質化が、粒状植物育成体の製造時に真空凍結乾燥するか、あるいは粒状植物育成体の製造時に親水性界面活性剤を配合して起泡後にゲル化させることにより達成され；
上記粒状植物育成体が、陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーを含有し；
上記陽イオン交換性フィラーがゼオライト、スメクタイト系鉱物、雲母系鉱物、陽イオン交換樹脂および腐植から成る群から選択され、上記陰イオン交換性フィラーがハイドロタルサイト、マナセアイト、パイロオーライト、シェーグレン石、緑青、アロフェン、イモゴライト、カオリンおよび陰イオン交換樹脂から成る群から選択され；
上記連続気孔構造を有する多孔質粉粒体が発泡ガラスおよび高分子多孔体から成る群から選択される；
ことが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、粒状アルギン酸ゲル中に、陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーを含有する粒状植物育成体において、粒径、陽イオン交換容量および陰イオン交換容量を特定範囲内に規定することによって、高い陽イオン交換能および陰イオン交換能を有する優れた保肥性、植物の吸収し易い状態の水に対する優れた保水性、並びに飽和状態に保水させた場合でも短時間で高通気性状態に戻る優れた通気性を有する、粒状植物育成体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
植物の成長には、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等の陽イオンが必要で、これらの養分を保持する能力がないと、例えば化学肥料などで初期に供給した養分がそのまま水分とともに流下してしまい、植物が利用することができなくなってしまう。天然の土壌中にはこれらの吸着能力が備わっているが、高分子材料などを使用する場合には、これらの能力を人工的に付加する必要がある。また、植物の成長には、窒素は必須の元素であるが、種類によっては陽イオンでのアンモニア態窒素として吸収できず、陰イオンでの硝酸態窒素としてしか吸収できないものがあり、陽イオン吸着能力の他に陰イオン吸着能力も必要となる。土壌中では、ＮＨ４＋として陽イオン交換体に吸着した窒素態も、土壌中の硝化菌などの微生物によりＮＯ３−に変換されるため、陰イオン吸着能力について小さくてもよいが、硝化菌が存在しない人工土壌では、ＮＯ３−を直接吸着することが必要になり、大きな陰イオン吸着能力が必要となってくる。
【００１５】
土壌水は、土壌粒子の表面を取り巻いて存在し、土壌粒子の最も内側に存在する吸湿水から最も外側に存在する重力水に至るまで連続的に存在し、これら土壌水の状態の差異は本質的には吸着力の差異によるものであり、吸着力の大きいものから、吸湿水、毛管水、重力水の順となる。ｐＦ値とは、土壌に吸着されている水分を分離する力（吸引圧）を水柱の高さで表示したものであり、具体的には、以下の式：
ｐＦ＝ｌｏｇ ｈ
で示されるように、水柱の高さで表した土壌水分の吸引圧ｈ（ｃｍ）の常用対数値である。水柱の高さｈが１ｃｍの場合、９８．０７Ｐａに相当する。例えば、ｐＦ２．０は、１００（１０２）ｃｍの高さの水柱の圧力に相当する力で吸着されている水分状態を表すものである。また、土壌中の孔隙に空気がまったくなく水で満たされている状態がｐＦ０であり、１００℃の熱乾状態で土壌と化合した水しか存在しない場合がｐＦ７である。
【００１６】
植物が根から吸収できる水分は、降雨もしくは灌水し、重力による水の下降運動が、非常に小さくなった時、通常２４時間後に残った水分（通常、ｐＦ１．７）から、植物がしおれ始めるしおれ点（ｐＦ３．８）までの水分である。従って、上記ｐＦ１．７から値が小さくなっていくと土壌中の空気が不足して湿害を受け、上記ｐＦ３．８から値が大きくなっていくと水分を吸収することができず枯死する。
【００１７】
更に、上記植物が根から吸収できる水分の内、ｐＦ１．７〜ｐＦ２．７の水分を易効水と呼び、植物が容易に水分を吸収することができ、生育が良好となり、それ以外のｐＦ値の水分を難効水と呼び、植物が水分を吸収しにくくなり、枯死はしないが生育が衰える。上記のように、一般的には、植物が容易に水分を吸収することができるのはｐＦ１．７〜ｐＦ２．７と言われている。そこで、本発明においては、ｐＦ１．７〜２．７の範囲における保水量としての植物育成体１００ｍＬ当たりの体積含水率を用いるものとした。
【００１８】
上記保水性について、単に植物育成体の孔隙径や孔隙率などを規定するのではなく、植物が根から容易に吸収することができる水分の保持量を特定範囲に規定したものである。例えば、十分な保水性を想定して植物育成体の孔隙径や孔隙率などを規定しても、重力によって排水される水分、植物が吸収しにくい難効水、更には土壌と化合した水分を含んでいる場合には、植物が利用可能な水分としては不足していることになり、植物育成体の保水性としては不十分となる。従って、本発明では、実際に植物が利用可能な水分の保持量であるｐＦ１．７〜２．７の範囲における保水量が、粒状植物育成体１００ｍＬ当たり、５〜５０ｍＬ、好ましくは７〜４０ｍＬ、より好ましくは１０〜４０ｍＬであることが望ましい。上記保水量が、粒状植物育成体１００ｍＬ当たり、５ｍＬ未満では、長期間にわたって植物が吸収し易い水分を保持することが難しく、５０ｍＬを超えると保水状態での通気性が悪くなり、植物が生育しにくくなる。
【００１９】
本発明の上記粒状植物育成体は、アルギン酸塩および多価金属イオンから形成される粒状アルギン酸ゲル中に、陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーを含有することを要件とする。
【００２０】
上記粒状植物育成体の製造方法は、
（ａ）陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーをアルギン酸塩水溶液に混合、撹拌して混合液を形成する工程、
（ｂ）得られた混合液を多価金属イオン水溶液中へ滴下してゲル化粒子を形成する工程、および
（ｃ）得られたゲル化粒子を水洗して乾燥する工程
を含む。
【００２１】
本発明の粒状植物育成体に用いられる陽イオン交換性フィラーの例としては、ゼオライト、モンモリロナイトなどのスメクタイト系鉱物、雲母系鉱物、バーミキュライト、腐植、陽イオン交換樹脂などが挙げられ、上記陽イオン交換樹脂としては、弱酸性陽イオン交換樹脂、強酸性陽イオン交換樹脂などが挙げられる。
【００２２】
上記陽イオン交換性フィラーの配合量は、アルギン酸塩水溶液１００質量部に対して、２〜４０質量部、好ましくは５〜４０質量部、より好ましくは５〜３０質量部であることが望ましい。上記陽イオン交換性フィラーの配合量が、２質量部未満では十分なイオン交換性を発現することができず、４０質量部を超えると粒状アルギン酸ゲルの生成が困難になってしまう。
【００２３】
本発明の上記粒状植物育成体に用いられる陰イオン交換性フィラーの例としては、ハイドロタルサイト、マナセアイト、パイロオーライト、シェーグレン石、緑青などの主骨格として複水酸化物を有する天然の層状複水酸化物、合成ハイドロタルサイトおよびハイドロタルサイト様物質、アロフェン、イモゴライト、カオリンなどの粘土鉱物、陰イオン交換樹脂などが挙げられ、上記陰イオン交換樹脂として弱酸性陰イオン交換樹脂、強酸性陰イオン交換樹脂などが挙げられる。
【００２４】
上記陰イオン交換性フィラーの配合量は、アルギン酸塩水溶液１００質量部に対して、２〜４０質量部、好ましくは５〜４０質量部、より好ましくは５〜３０質量部であることが望ましい。上記陽イオン交換性フィラーの配合量が、２質量部未満では十分なイオン交換性を発現することができず、４０質量部を超えると粒状アルギン酸ゲルの生成が困難になってしまう。
【００２５】
本発明の上記粒状植物育成体に用いられるアルギン酸塩水溶液の例としては、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウムなどが挙げられる。また、上記アルギン酸塩水溶液の濃度としては、０．１〜５％、好ましくは０．２〜５％、より好ましくは０．５〜３％が望ましい。上記アルギン酸塩水溶液の濃度が０．１％未満ではアルギン酸ゲルが生成されにくく、５％を超えると粘度が高くなり過ぎて上記フィラー混合時の撹拌や、混合液の滴下が難しくなる。
【００２６】
本発明の上記粒状植物育成体の製造方法においては、上記工程（ａ）において、アルギン酸塩水溶液中に上記陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーを混合、撹拌して得られた混合液を、上記工程（ｂ）において、多価金属イオン水溶液に滴下してゲル化粒子を形成する。
【００２７】
本発明の上記粒状植物育成体に用いられる多価金属イオン水溶液の例としては、基本的にアルギン酸塩と反応してゲル化が起きる２価以上の金属塩水溶液であれば特に限定されないが、塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化ストロンチウム、塩化ニッケル、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化コバルトなどの多価金属の塩化物水溶液、硝酸カルシウム、硝酸バリウム、硝酸アルミニウム、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸コバルトなどの多価金属の硝酸塩水溶液、乳酸カルシウム、乳酸バリウム、乳酸アルミニウム、乳酸亜鉛などの多価金属の乳酸塩水溶液、硫酸アルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸コバルトなどの多価金属の硫酸塩水溶液などが挙げられる。また、上記多価金属イオン水溶液の濃度としては、１〜２０％、好ましくは２〜１０％、より好ましくは５〜１０％が望ましい。上記多価金属イオン水溶液の濃度が１％未満ではアルギン酸ゲルが生成されにくく、２０％を超えると金属塩の溶解に時間がかかり、過剰の材料を使用することになり、経済的ではない。
【００２８】
上記アルギン酸塩、例えばアルギン酸ナトリウムは、アルギン酸のカルボキシル基がＮａイオンと結合した形の中性塩であり、アルギン酸は水不溶性であるが、水溶性である。上記アルギン酸ナトリウムの水溶液に、多価金属イオン、例えばＣａイオンを加えると、イオン架橋が起こってゲル化する。アルギン酸塩と多価金属イオンとの上記性質はよく知られており、これを利用して、上記アルギン酸ナトリウムは、増粘剤、ゲル化剤、安定剤などの物性改良剤として幅広く使用されている。
【００２９】
上記のようにして得られる本発明の上記粒状植物育成体は、粒径０．２〜６ｍｍ、好ましくは０．５〜５ｍｍ、より好ましくは１〜５ｍｍを有する。上記粒状植物育成体の粒径が０．２ｍｍよりも小さくなると、上記粒状体同士の孔隙が小さくなってしまい、孔隙内に保水された水分が毛管力により、強く保持されるため、植物が孔隙内の水分を吸収しにくくなったり、排水性が低下し、根の空気中の酸素の吸収が困難になったりしてしまう。また、上記粒状植物育成体の粒径が６ｍｍを超えると、上記粒状植物育成体同士の孔隙が大きくなってしまい、植物が吸収し易い水量が低下してしまい、長期間流下せずに植物が利用できる水分が少なくなってしまったり、植物の横倒れ防止などの支承性が低下したりしてしまう。
【００３０】
上記粒径は、上記粒状植物育成体の製造方法の工程（ｂ）において滴下する際の混合液の粘度と、工程（ａ）における混合液中の陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーの配合量によって調整することが可能であり、上記混合液の粘度が低いと上記粒径が小さくなり、上記フィラーの配合量が少ないと上記粒径が小さくなる。本明細書中で、上記粒状植物育成体の粒径は、スクリーンメッシュなどで分級して調整する。
【００３１】
本発明の上記粒状植物育成体は、陽イオン交換容量５ｍｅｑ／１００ｍＬ以上を有することを要件とし、好ましくは７〜５０ｍｅｑ／１００ｍＬ、より好ましくは１０〜５０ｍｅｑ／１００ｍＬである。上記陽イオン交換容量が５ｍｅｑ／１００ｍＬ未満では、十分なイオン交換性を発現できず、養分を加えても、灌水などにより、早期に流下してしまう。また、上記陽イオン交換容量が５０ｍｅｑ／１００ｍＬよりも大きいと、余分な材料を混合することになり、経済的ではない。
【００３２】
本発明の上記粒状植物育成体は、陰イオン交換容量５ｍｅｑ／１００ｍＬ以上を有することを要件とし、好ましくは７〜５０ｍｅｑ／１００ｍＬ、より好ましくは１０〜５０ｍｅｑ／１００ｍＬである。上記陰イオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｍＬ未満では、十分なイオン交換性を発現できず、養分を加えても、灌水などにより、早期に流下してしまう。また、上記陰イオン交換容量が５０ｍｅｑ／１００ｍＬよりも大きいと、余分な材料を混合することになり、経済的ではない。
【００３３】
本発明の上記粒状植物育成体においては、上記のように、上記粒状植物育成体の粒径を上記範囲内に調節することによって、上記粒状植物育成体同士の孔隙を調節して、植物が吸収し易い水としての保水量を制御したり、必要な通気性を確保したりすることができる。本発明の上記粒状植物育成体中に、更にｐＦ１．７〜ｐＦ２．７の水分を保持できるような孔隙を多く有すれば、より大きな保水量を得ることができる。そのような保水量を達成する手法として、上記粒状植物育成体に、そのような孔隙を有する材料、即ち、連続気孔構造を有する多孔質粉粒体を組み合わせる方法；および上記粒状植物育成体自体を多孔質化する方法がある。上記粒状植物育成体自体を多孔質化する方法として、粒状植物育成体の製造時に真空凍結乾燥するか、あるいは粒状植物育成体の製造時に親水性界面活性剤を配合して起泡後にゲル化させる方法があり、具体的には、本発明の上記粒状植物育成体の製造方法の上記工程（ｃ）において、真空凍結乾燥を用いる方法；本発明の上記粒状植物育成体の製造方法の上記工程（ａ）において、更に起泡剤を混合する方法；などが挙げられる。また、ｐＦ１．７〜ｐＦ２．７の水分を多く保持できる保水性の目的のためだけに、別の粒状体を混合して、より大きな保水性を得ることもできる。
【００３４】
本発明の上記粒状植物育成体に、連続気孔構造を有する多孔質粉粒体を含有する場合、上記製造方法の上記工程（ａ）において、陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーに加えて、上記連続気孔構造を有する多孔質粉粒体を加えればよい。本発明の上記粒状植物育成体に用いられる連続気孔構造を有する多孔質粉粒体の例には、連続気孔構造を有する発泡ガラス、金属多孔体、セラミック多孔体、ポリウレタン発泡体などの高分子多孔体などが挙げられる。上記連続気孔構造を有する多孔質粉粒体の孔隙径は、１５〜１５０μｍの範囲であることが望ましい。上記多孔質粉粒体の孔隙径が、１５μｍより小さいと孔隙内に保持された水分が毛管力により強く保持されるため、植物が孔隙内の水分を吸収しにくくなってしまい、１５０μｍを超えるとｐＦ１．７〜２．７の範囲の毛管水量が低下してしまい、長期間流下せずに植物が利用できる水分が少なくなってしまう。
【００３５】
本発明の上記粒状植物育成体の製造方法の上記工程（ｃ）において、真空凍結乾燥法を用いることによって、上記粒状植物育成体自体を多孔質体とすることができる。真空凍結乾燥は、真空下、凍結状態で水分を蒸発（昇華）させて乾燥させるため、多孔質とすることができる。上記真空凍結乾燥は、条件として、真空度０．５〜１．０Ｐａ、温度−５〜−１０℃で２４〜４８時間行われる。
【００３６】
本発明の上記粒状植物育成体の製造方法の上記工程（ａ）において、更に起泡剤を含有する場合、上記製造方法の上記工程（ａ）において、陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーに加えて、上記起泡剤を加えればよい。上記起泡剤として、親水性界面活性剤が好ましい。上記親水性界面活性剤としては、親水親油バランスを表すＨＬＢ値１０以上を有するものであれば、混合液撹拌時に起泡させることが可能である。また、上記界面活性剤は、如何なる種類のものでもよいが、アニオン性やカチオン性の界面活性剤は、水溶液中でイオンが発生してイオン交換性フィラーに吸着する可能性があり好ましくない。上記親水性界面活性剤の具体例としては、花王株式会社から商品名「レオドール  ＴＷ−Ｌ１２０」で市販されているポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート；ＨＬＢ値１６．７、商品名「レオドール  ＴＷ−Ｓ１２０Ｖ」で市販されているポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート；ＨＬＢ値１４．９、商品名「レオドール  ＴＷ−Ｏ１２０Ｖ」で市販されているポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート；ＨＬＢ値１５．０、商品名「レオドール  ＴＷ−Ｏ３２０Ｖ」で市販されているポリオキシエチレンソルビタントリオレエート；ＨＬＢ値１１．０などが挙げられる。
【００３７】
また、前述のように、植物の成長には、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等の陽イオンが必要であり、これらの養分を保持する能力がないと、例えば化学肥料などで初期に供給した養分がそのまま水分とともに流下してしまい、植物が利用することができなくなってしまう。天然の土壌中にはこれらの吸着能力が備わっているが、高分子材料などを使用する場合には、これらの能力を人工的に付加する必要がある。また、植物の成長には、窒素は必須の元素であるが、種類によっては陽イオンでのアンモニア態窒素として吸収できず、陰イオンでの硝酸態窒素としてしか吸収できないものがあり、陽イオン吸着能力の他に陰イオン吸着能力も必要となる。土壌中では、ＮＨ４＋として陽イオン交換体に吸着した窒素態も、土壌中の硝化菌などの微生物によりＮＯ３−に変換されるため、陰イオン吸着能力について小さくてもよいが、硝化菌が存在しない人工土壌では、ＮＯ３−を直接吸着することが必要になり、大きな陰イオン吸着能力が必要となってくる。従って、本発明の上記粒状植物育成体は、優れた陽イオン交換能および優れた陰イオン交換能の両方を有するものであるので、人工土壌として好適に用いることができるのである。
【００３８】
本発明の上記粒状植物育成体に、保水性の目的のためだけに、連続気孔構造を有する別の粒状体を混合する場合、保水専用の粒状体の孔隙径は１５〜１５０μｍの範囲に孔隙径分布のピークがあるものが望ましい。上記孔隙径分布のピーク値が１５μｍより小さいと、孔隙内に保持された水分が毛管力により強く保持されるため、植物が孔隙内の水分を吸収しにくくなってしまい、１５０μｍを超えるとｐＦ１．７〜２．７の範囲の毛管水量が低下してしまい、長期間流下せずに植物が利用できる水分が少なくなってしまう。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１〜７、１０〜１４および比較例１〜１０）
（１）混合液の作製
以下の表１〜４に示した植物育成体配合の材料を、家庭用ミキサー（三洋電機（株）製の「ＳＭ−Ｌ５７」）を用いて３分間撹拌して、混合液を作製した。
【００４１】
【表１】
0005634446.tif 000002
【００４２】
【表２】
0005634446.tif 000003
【００４３】
【表３】
0005634446.tif 000004
【００４４】
【表４】
0005634446.tif 000005
【００４５】
（注１）株式会社エコウエル製人工ゼオライト「琉球ライト６００」
（注２）カサネン工業株式会社製ベントナイト「関西ベントナイト」
（注３）和光純薬工業株式会社製試薬のハイドロタルサイト
（注４）昭和ケミカル株式会社製カオリンクレー「ＮＫ３００」
（注５）ＨＥＳＳ  ＰＵＭＩＣＥ  ＰＲＯＤＵＣＴ社製シリカ「ＮＣＳ‐３」
（注６）和光純薬工業株式会社製試薬のアルギン酸ナトリウム
（注７）株式会社トリムから商品名「スーパーソル」で市販されている発泡ガラス（平均孔径６０μｍ）
（注８）株式会社エー・シーケミカル製ポリウレタン発泡体「ＡＣスポンジＵ」
（注９）界面活性剤Ａ：花王株式会社から商品名「レオドール  ＴＷ−Ｌ１２０」で市販されているポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート；ＨＬＢ値１６．７
（注１０）界面活性剤Ｂ：花王株式会社から商品名「レオドール  ＴＷ−Ｓ１２０Ｖ」で市販されているポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート；ＨＬＢ値１４．９
（注１１）界面活性剤Ｃ：花王株式会社から商品名「レオドール  ＴＷ−Ｏ３２０Ｖ」で市販されているポリオキシエチレンソルビタントリオレエート；ＨＬＢ値１１．０
（注１２）界面活性剤Ｄ：花王株式会社から商品名「レオドール  ＳＰ−Ｐ１０」で市販されているソルビタンモノパルミテート；ＨＬＢ値６．７
（注１３）界面活性剤Ｅ：花王株式会社から商品名「レオドール  ＭＳ−６０」で市販されているグリセロールモノステアレート；ＨＬＢ値３．５
【００４６】
（２）粒状植物育成体の作製
上記のようにして得られた混合液を、メスピペットを用いて、多価金属イオン水溶液としての５％の塩化カルシウム水溶液中へ、１滴／秒の速度でゆっくりと滴下した。滴下した液滴が粒子状にゲル化した後、ゲル化した粒子を回収し、水洗し、５５℃の乾燥機中で２４時間乾燥した後、スクリーンメッシュで２ｍｍオーバーおよび４ｍｍアンダーに粒径調整した粒状植物育成体を作製した。但し、比較例５、６は滴下速度を約３ｍＬ／秒と速くし、連続してつながった状態になるように滴下し、滴下した液が繊維状に細くつながった状態でゲル化した後、ゲル化した繊維状のものを回収し、水洗し、５５℃の乾燥機中で２４時間乾燥した後、すり鉢で細かく粉砕し、スクリーンメッシュで７５μｍオーバーおよび１０６μｍアンダーに調整したものを試料して使用した。また、比較例２、４は多価金属イオン水溶液中で混合液をスポイドで押出し、液中で所定に大きさにゲル化したものを回収し、水洗し、５５℃の乾燥機で２４時間乾燥したのち、スクリーンメッシュで８ｍｍオーバーおよび１０ｍｍアンダーに調整したものを試料として使用した。
【００４７】
（実施例８）
５５℃の乾燥機中での２４時間の乾燥を、凍結乾燥機（東京理化器械株式会社製の「ＥＹＥＬＡ  ＦＤＵ−１１００」）および角型ドライチャンバー（東京理化器械株式会社製の「ＥＹＥＬＡ  ＤＲＣ−１１００」）を用いた真空凍結乾燥（温度−１０℃、真空度０．５Ｐａ、乾燥時間４８時間）とした以外は、実施例１と同様に粒状植物育成体を作製した。
【００４８】
（実施例９）
５５℃の乾燥機中での２４時間の乾燥を、凍結乾燥機（東京理化器械株式会社製の「ＥＹＥＬＡ  ＦＤＵ−１１００」）および角型ドライチャンバー（東京理化器械株式会社製の「ＥＹＥＬＡ  ＤＲＣ−１１００」）を用いた真空乾燥（温度２０℃、真空度０．５Ｐａ、乾燥時間４８時間）とした以外は、実施例１と同様に粒状植物育成体を作製した。
【００４９】
得られた粒状植物育成体について、陽イオン交換容量、陰イオン交換容量、気相率、ｐＦ１．７〜２．７での保水量およびラディッシュ生育性を測定または評価し、その結果をそれぞれ以下の表５〜８に示す。試験方法および評価方法は以下の通りである。
【００５０】
（試験方法および評価方法）
（１）陽イオン交換容量
富士平工業株式会社製の汎用抽出・ろ過装置「ＣＥＣ−１０  Ｖｅｒ．２」を用いて作製した各粒状植物育成体の抽出液を、陽イオン交換容量測定用の試料として、富士平工業株式会社製の土壌・作物体総合分析装置「ＳＦＰ−３」により、各粒状植物育成体の陽イオン交換容量を測定した。
【００５１】
（２）陰イオン交換容量
試料２ｇに、０．０５Ｍ硝酸カルシウム溶液２０ｍＬを加え、１時間撹拌した後、溶液を遠心分離（室温、１０，０００ｒｐｍ、１分間）した後、上清を分離し、波長４１０ｎｍの吸光度を測定し、得られた硝酸カルシウム濃度と、上記０．０５Ｍ硝酸カルシウム溶液との濃度差より、硝酸態窒素の重量当たりの吸着量を算出し、比重で換算し、容積当たりの陰イオン交換容量（ＡＥＣ）とした。
【００５２】
（３）ｐＦ１．７〜２．７での保水量
容量５００ｍＬのポリエチレン製カップの底面に排水用の穴を開け、更に底に砂（粒径２〜５ｍｍ）を敷き詰め、底面に水が溜まらないようにした容器を作製した。得られた植物育成体５００ｍＬに十分に水を吸収させ、毛管飽和状態にしたものを試料とし、上記容器の中に形状が崩れないように充填した。充填した多孔質微細粉粒体または植物育成体にｐＦメーターを差し込み固定し、２４時間毎の試料のｐＦ値および体積含水率を測定し、保水力としての毛管力と体積含水率をプロットして水分保持曲線を作成し、ｐＦ１．７〜２．７に相当する毛管力範囲における体積含水率から保水量を求めた。上記ｐＦ値および体積含水率の測定方法は以下の通りである。
（ａ）ｐＦ値
大起理化工業製のｐＦメーター（テンシオメーター）「ＤＩＫ−８３４３」を用いて、ｐＦ値を測定した。
（ｂ）体積含水率
得られた植物育成体の乾燥状態の質量Ｗｄ、ｐＦ値を測定した際の質量をＷｐとして、体積含水率ＶＷＣを以下の式から計算により決定した。
【数１】
0005634446.tif 000006
【００５３】
（４）気相率
上記（３）で作成した水分保持曲線からｐＦ１．５における体積含水率を求め、試料の水分率をそれに合わせて作成し、その作成した試料をデジタル実容積測定器にセットし、ｐＦ１．５における気相率を自動計測する。上記測定装置として、大起理化工業株式会社製のデジタル実容積測定装置「ＤＩＫ−１１５０」を用いた。上記気相率値が大きいほど通気性が良好であることを示す。
【００５４】
（５）ラディッシュ生育性
（ｉ）ラディッシュ生育性１
容量３００ｍＬのポリエチレン製カップの底面に排水用の穴を開け、更に底に砂（粒径２〜５ｍｍ）を敷き詰め、上記カップの底面に水が溜まらないようにし、その上に粒状植物育成体２００ｍＬを入れ、ラディッシュ（レッドキング）の種１個を播種し、十分な水分を与え発芽させた後、５日に１回の頻度で協和株式会社製の「ハイポニカ液肥（２液タイプ）」を５００倍に希釈したもの３０ｍＬを養分として供給し、その間は毎日、水道水３０ｍＬを供給し、以下に示す評価基準によりラディッシュの生育性をＮ＝３で評価した。
（評価基準）
○：露地栽培と同様に生育し、生育良好
△：本葉が大きくならず、生育遅い
×：枯れてしまい生育不良
【００５５】
（ii）ラディッシュ生育性２
水道水の供給を行わない以外は、上記ラディッシュ生育性１と同様にして、ラディッシュの生育性をＮ＝３で評価した。
【００５６】
（試験結果）
【表５】
0005634446.tif 000007
【００５７】
【表６】
0005634446.tif 000008
【００５８】
【表７】
0005634446.tif 000009
【００５９】
【表８】
0005634446.tif 000010
【００６０】
上記表５〜８の結果から明らかなように、実施例１〜１４の本発明の粒状植物育成体は、比較例１〜１０に比べて、高い陽イオン交換容量および陰イオン交換容量の両方を有して保肥性に優れ、植物が容易に吸収することができるｐＦ１．７〜２．７での保水量が大きくて、ラディシュの生育性が非常に優れるものであった。
【００６１】
また、比較例より性能の優れる実施例の中でも、連続気孔構造を有する多孔質粉粒体を使用する実施例６〜７、乾燥工程を真空凍結乾燥とした実施例８および起泡剤としてＨＬＢ値１０以上を有する親水性界面活性剤を使用した実施例１０〜１２は、更にｐＦ１．７〜２．７における保水量が高く、水道水の供給を行わない５日間に１回の液肥供給のみのラディシュの生育性２においても非常に優れた結果となった。即ち、保水性を向上させることによって、更に給水頻度を低くすることができる。
【００６２】
これに対して、陰イオン交換性フィラーを使用しない比較例１では、陰イオン交換容量が非常に低く、ラディシュの生育性が非常に悪いものであった。比較例１から更に粒状植物育成体の粒径が大きい比較例２では、粒状植物育成体同士の孔隙が大きくなってしまって保水性が低下し、比較例１より更にラディシュの生育性が悪いものであった。
【００６３】
陽イオン交換性フィラーを使用しない比較例３では、陽イオン交換容量が非常に低く、ラディシュの生育性が非常に悪いものであった。比較例３から更に粒状植物育成体の粒径が大きい比較例４では、粒状植物育成体同士の孔隙が大きくなってしまって保水性が低下し、比較例３より更にラディシュの生育性が悪いものであった。
【００６４】
粒状植物育成体の粒径が非常に小さい比較例５〜６では、粒状植物育成体同士の孔隙が小さくなってしまい、毛管力により植物が孔隙内の水分を吸収しにくくなり、排水性が低下するため、ラディシュの生育性が非常に悪いものであった。フィラーとしてシリカのみを使用した比較例４は、陰イオン交換容量が非常に低く、ラディシュの生育性が非常に悪いものであった。
【００６５】
陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーを使用せずに、その他のフィラーとしてカオリンクレー粉末およびシリカ粉末を使用した比較例７〜８では、陽イオン交換容量および陰イオン交換容量が非常に低く、ラディシュの生育性が悪いものであった。
【００６６】
陽イオン交換性フィラーおよび陰イオン交換性フィラーを使用せずに、連続気孔構造を有する多孔質粉粒体を使用する比較例９〜１０では、保水性は優れるものの、陽イオン交換容量および陰イオン交換容量が非常に低く、ラディシュの生育性が悪いものであった。