(57)【要約】【課題】簡便に陸上植物を栽培することができる植物栽培用器具を提供すること。【解決手段】植物栽培用器具は、第１容器と、第１容器内に収容されたハイドロゲル、またはハイドロゲルと水溶液とからなる保水体と、保水体の上に配置された植物の根が通過可能な通過部を有する第２容器と、第２容器内に収容されたハイドロゲル、またはハイドロゲルと連続気泡発泡体とからなる植物支持体と、を有する。保水体は、平均粒径１〜２０ｍｍのハイドロゲルの小片、またはハイドロゲルの小片と水溶液とからなることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１容器と、
前記第１容器内に収容された、ハイドロゲル、またはハイドロゲルと水溶液とからなる保水体と、
前記保水体の上に配置された、植物の根が通過可能な通過部を有する第２容器と、
前記第２容器内に収容された、ハイドロゲル、またはハイドロゲルと連続気泡発泡体とからなる植物支持体と、
を有する、植物栽培用器具。
【請求項２】
前記保水体は、複数のハイドロゲルの小片、または複数のハイドロゲルの小片と水溶液とからなる、請求項１に記載の植物栽培用器具。
【請求項３】
前記ハイドロゲルの小片の平均粒径は、１〜２０ｍｍの範囲内である、請求項２に記載の植物栽培用器具。
【請求項４】
前記連続気泡発泡体の平均気泡径は、１〜１０ｍｍの範囲内であり、
前記連続気泡発泡体の平均隔壁厚みは、０.１〜１ｍｍの範囲内である、
請求項１に記載の植物栽培用器具。
【請求項５】
前記植物支持体に含まれるハイドロゲルを構成する高分子は、寒天、カラギーナン、ジェランガムもしくはグアーガム、またはアクリル酸塩およびマレイン酸塩からなる群から選択される１または２種以上の化合物の重合体または共重合体である、請求項１に記載の植物栽培用器具。
【請求項６】
前記通過部は、貫通孔、分解性フィルム、または植物の根の伸長により破壊されうる薄膜である、請求項１に記載の植物栽培用器具。
【請求項７】
前記第１容器の内部空間は、外部空間から遮断されている、請求項１に記載の植物栽培用器具。
【請求項８】
前記保水体に含まれるハイドロゲルおよび前記植物支持体に含まれるハイドロゲルは、それぞれ、水と１または２種以上の栄養素とを含む、請求項１に記載の植物栽培用器具。
【請求項９】
前記保水体に含まれるハイドロゲルに含まれる栄養素の組成は、前記植物支持体に含まれるハイドロゲルに含まれる栄養素の組成と異なる、請求項８に記載の植物栽培用器具。
【請求項１０】
前記保水体に含まれるハイドロゲルは、リン酸塩を０.００１〜０.５質量％、硝酸態窒素を０.００１〜０.５質量％、およびカリウム塩を０.００１〜０.５質量％含有する、請求項９に記載の植物栽培用器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陸上植物の栽培のための植物栽培用器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
陸上植物の栽培方法としては、土壌栽培や養液栽培などが知られている。土壌栽培には、土壌の管理が大変、病害が発生しやすい、連作障害が出やすい、毎日の水遣りが必要である、などの欠点がある。養液栽培にはこれらの土壌栽培の欠点がないため、近年、食用植物の栽培などに養液栽培が多く用いられている。
【０００３】
養液栽培の中でも、根の支持体として土に代わる固形培地を用いるものは「固形培地耕」と称され、固形培地を用いないものは「水耕栽培」と称される。固形培地耕では、固形培地としてウレタンスポンジを使用するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６６６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、固形培地耕において、固形培地としてウレタンスポンジを使用した場合、水面が隠れてしまうため水量を確認するのが困難であった。また、適切な量の水を供給するために、循環ポンプなどの大型の装置が必要であった。さらに、ウレタンスポンジ内に種子を播いた場合、スポンジの圧力により生長が妨げられることもあった。
【０００６】
本発明は、従来の固形培地耕の問題点に鑑みてなされたものであり、より簡便に陸上植物を栽培することができる植物栽培用器具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】
【０００７】
本発明者は、固形培地として２種類のハイドロゲルを使用することで上記課題を解決できることを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下の植物栽培用器具に関する。
［１］第１容器と、前記第１容器内に収容された、ハイドロゲル、またはハイドロゲルと水溶液とからなる保水体と、前記保水体の上に配置された、植物の根が通過可能な通過部を有する第２容器と、前記第２容器内に収容された、ハイドロゲル、またはハイドロゲルと連続気泡発泡体とからなる植物支持体と、を有する、植物栽培用器具。
［２］前記保水体は、複数のハイドロゲルの小片、または複数のハイドロゲルの小片と水溶液とからなる、［１］に記載の植物栽培用器具。
［３］前記ハイドロゲルの小片の平均粒径は、１〜２０ｍｍの範囲内である、［２］に記載の植物栽培用器具。
［４］前記連続気泡発泡体の平均気泡径は、１〜１０ｍｍの範囲内であり、前記連続気泡発泡体の平均隔壁厚みは、０.１〜１ｍｍの範囲内である、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の植物栽培用器具。
［５］前記植物支持体に含まれるハイドロゲルを構成する高分子は、寒天、カラギーナン、ジェランガムもしくはグアーガム、またはアクリル酸塩およびマレイン酸塩からなる群から選択される１または２種以上の化合物の重合体または共重合体である、［１］〜［４］のいずれか一項に記載の植物栽培用器具。
［６］前記通過部は、貫通孔、分解性フィルム、または植物の根の伸長により破壊されうる薄膜である、［１］〜［５］のいずれか一項に記載の植物栽培用器具。
［７］前記第１容器の内部空間は、外部空間から遮断されている、［１］〜［６］のいずれか一項に記載の植物栽培用器具。
［８］前記保水体に含まれるハイドロゲルおよび前記植物支持体に含まれるハイドロゲルは、それぞれ、水と１または２種以上の栄養素とを含む、［１］〜［７］のいずれか一項に記載の植物栽培用器具。
［９］前記保水体に含まれるハイドロゲルに含まれる栄養素の組成は、前記植物支持体に含まれるハイドロゲルに含まれる栄養素の組成と異なる、［８］に記載の植物栽培用器具。
［１０］前記保水体に含まれるハイドロゲルは、リン酸塩を０.００１〜０.５質量％、硝酸態窒素を０.００１〜０.５質量％、およびカリウム塩を０.００１〜０.５質量％含有する、［９］に記載の植物栽培用器具。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡便に陸上植物を栽培することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る植物栽培用器具の断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る植物栽培用器具の写真である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る植物栽培用器具の写真である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る植物栽培用器具の写真である。
【図５】実施例２で使用した連続気泡発泡体の写真である。
【図６】実施例２において種を播いてから３日後のミズナの様子を示す写真である。
【図７】実施例２において種を播いてから約１ヶ月後のレッドレタスの様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係る植物栽培用器具１００の断面図である。図１では、陸上植物の苗２００を栽培する様子を示している。
【００１３】
図１に示されるように、植物栽培用器具１００は、第１容器１１０、保水体１２０、第２容器１３０および植物支持体１４０を有する。
【００１４】
第１容器１１０は、少なくとも保水体１２０を収容する容器である。図１に示されるように、第１容器１１０は、保水体１２０に加えて第２容器１３０および植物支持体１４０を収容してもよい。第１容器１１０の形状および大きさは、特に限定されず、栽培する植物の種類や栽培期間などに応じて適宜設定されうる。第１容器１１０の素材は、第１容器１１０内に水を留めることが可能であり、かつ必要強度を有するものであれば特に限定されない。植物の根の状態および保水体１２０の含水状態を確認する観点からは、第１容器１１０の素材は、透明であることが好ましい。第１容器１１０の素材の例には、ポリスチレンやポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル樹脂、ガラスなどが含まれる。
【００１５】
保水体１２０は、複数のハイドロゲルの小片、または複数のハイドロゲルの小片と水溶液とからなる。保水体１２０は、第１容器１１０内に収容されている。保水体１２０は、植物の生長後期に必要な水および栄養素を植物に供給する機能を担う。
【００１６】
保水体１２０は、１つの大きなハイドロゲルの塊、または１つの大きなハイドロゲルの塊と水溶液とからなってもよいが、植物の生長の観点からは複数のハイドロゲルの小片、または複数のハイドロゲルの小片と水溶液とからなることが好ましい。ハイドロゲルの小片間に水および酸素を通すための空隙を形成することができ、植物の生長を促進することができるからである。ハイドロゲルの小片の形状は、水および酸素を通すための空隙を形成することができれば、特に限定されない。たとえば、ハイドロゲルの小片は、球状または楕円体状のハイドロゲル粒子であってもよいし、ハイドロゲルの不定形の粉砕体であってもよい。ハイドロゲルの小片の平均粒径は、特に限定されないが、１〜２０ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【００１７】
保水体１２０に含まれるハイドロゲルを構成する高分子の種類は、必要量の水および栄養素を保持することができれば特に限定されない。そのような高分子の例には、マレイン酸（無水）とイソブチレンとの共重合体やポリアクリル酸、これらの誘導体などの合成高分子が含まれる。
【００１８】
前述のとおり、保水体１２０は、植物の生長後期に必要な水および栄養素を植物に供給する。したがって、保水体１２０に含まれるハイドロゲルは、植物の生長後期に必要な水と１または２種以上の栄養素とを含有することが好ましい。たとえば、保水体１２０に含まれるハイドロゲルは、水に加えて、リン酸塩を０.００１〜０.５質量％、硝酸態窒素を０.００１〜０.５質量％、およびカリウム塩を０.００１〜０.５質量％含有する。
【００１９】
第２容器１３０は、植物支持体１４０を収容する容器である。第２容器１３０は、保水体１２０の上に配置され、かつ植物の根が通過可能な通過部１３２を有する。したがって、植物支持体１４０内に根を張っている植物は、通過部１３２を介して保水体１２０まで根を伸長することができる。図１に示される例では、第２容器１３０には、通過部１３２として複数の貫通孔が形成されている。通過部１３２は、例えば、貫通孔、分解性フィルム、または植物の根の伸長により破壊されうる薄膜である。
【００２０】
第２容器１３０の形状および大きさは、特に限定されず、栽培する植物の種類や栽培期間などに応じて適宜設定されうる。保水体１２０の乾燥を防ぐ観点からは、第２容器１３０を保水体１２０の上に配置したときに、第１容器１１０の内部空間が外部空間から遮断されることが好ましい。すなわち、第２容器１３０が第１容器１１０の蓋として機能できることが好ましい。たとえば、図１に示されるように、第１容器１１０の開口部の大きさに合わせたフランジ１３４を第２容器１３０に設ければよい。
【００２１】
第２容器１３０の素材は、第２容器１３０内に水を留めることが可能であり、かつ必要強度を有するものであれば特に限定されない。植物の根の状態および植物支持体１４０の含水状態を確認する観点からは、第２容器１３０の素材は、透明であることが好ましい。第２容器１３０の素材の例には、ポリスチレンやポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル樹脂、ガラスなどが含まれる。
【００２２】
植物支持体１４０は、植物を支持するハイドロゲルである。植物支持体１４０は、第２容器１３０内に収容されている。植物支持体１４０は、植物の生長初期に必要な水および栄養素を植物に供給する機能を担う。
【００２３】
植物支持体１４０の形状は、発芽および生長の阻害とならない形状であれば特に限定されない。たとえば、植物支持体１４０は、１つの大きなハイドロゲルの塊であってもよいし、複数のハイドロゲルの小片であってもよい。ハイドロゲルの小片は、例えば、球状または楕円体状のハイドロゲル粒子や、ハイドロゲルの不定形の粉砕体である。
【００２４】
植物支持体１４０に含まれるハイドロゲルを構成する高分子の種類は、必要量の水および栄養素を保持することができれば特に限定されない。そのような高分子の例には、寒天やカラギーナン、ジェランガム、グアーガムなどの天然高分子、またはアクリル酸塩やマレイン酸塩などの弱酸性から中性の１または２種以上の化合物の重合体または共重合体が含まれる。
【００２５】
植物支持体１４０は、ハイドロゲルのみでは十分な強度を確保できない場合に、補強材として連続気泡発泡体をさらに有していてもよい（実施例２参照）。この場合、ハイドロゲルは、連続気泡発泡体の気泡部分に存在する。連続気泡発泡体の種類は、発芽および生長を阻害せず、かつ水分量および根の状態を観察しうるものであれば特に限定されない。連続気泡発泡体の素材の例には、ポリウレタン（ポリエーテル）やポリオレフィン、ポリエチレンなどが含まれる。連続気泡発泡体の平均気泡径は、１〜１０ｍｍの範囲内が好ましい。また、連続気泡発泡体の平均隔壁厚みは、０.１〜１ｍｍの範囲内が好ましい。平均気泡径および平均隔壁厚みが上記範囲内の連続気泡発泡体を使用した場合は、平均気泡径が小さく、平均隔壁厚みが大きいウレタンスポンジを用いる従来技術のような課題は生じない。
【００２６】
前述のとおり、植物支持体１４０は、植物の生長初期に必要な水および栄養素を植物に供給する。したがって、植物支持体１４０に含まれるハイドロゲルは、植物の生長初期に必要な水と１または２種以上の栄養素とを含有することが好ましい。植物支持体１４０を構成するハイドロゲルに含まれる栄養素の組成は、保水体１２０を構成するハイドロゲルに含まれる栄養素の組成と異なっていてもよい。
【００２７】
次に、上記構成を有する植物栽培用器具１００の使用方法について説明する。
【００２８】
まず、植物支持体１４０の表面または内部に、栽培する植物の種子を植える。この状態で必要に応じて光を照射すると、種子が発芽し、生長する。植物の苗は、植物支持体１４０内に根を伸ばし、初期の生長に必要な水および栄養素を吸収する（図１参照）。
【００２９】
植物がある程度大きくなると、根が第２容器１３０の通過部１３２に到達する。通過部１３２に到達した根は、通過部１３２を通過して保水体１２０に到達する。保水体１２０に接触した根は、後期の生長に必要な水および栄養素を吸収する。このため、大きくなった植物は、後期の生長に適した栄養素を吸収してさらに生長することができる。
【００３０】
以上のように、本実施の形態の植物栽培用器具１００を使用することで、水および栄養素を補給することなく、または少数回補給することで、植物を簡便に栽培することができる。
【００３１】
図２〜４は、本発明の他の実施の形態に係る植物栽培用器具１００の写真である。図２は、植物栽培用器具１００の全体構成を示す写真である。図３は、図２に示される植物栽培用器具１００の第２容器１３０および植物支持体１４０を拡大して示す写真である。図４は、図２に示される植物栽培用器具１００の保水体１２０を拡大して示す写真である。
【００３２】
これらの写真に示される植物栽培用器具１００では、保水体１２０および植物支持体１４０として、直径３〜５ｍｍの栄養素含有ハイドロゲルビーズを使用している。また、第２容器１３０は、保水体１２０の上に載置されている。また、植物支持体１４０の表面には、植物支持体１４０の乾燥を防ぐための、ネット（図３右側参照）または麻布（図３左側参照）を載置している。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。
【００３４】
［実施例１］
１．植物栽培用器具の作製
容量５００ｍＬのビーカーに０.９ｇのジェランガムを入れ、さらに純水を２００ｇ注いだ。得られた水溶液を、ホットスターラーなどを用いて攪拌しながら３０分間、９０℃以上の温度で加熱することで、ジェランガムを完全に溶解させた。ジェランガム水溶液に、栄養素として家庭園芸用複合肥料（ハイポニカ；協和株式会社）を１.２ｍＬ添加し、さらに純水を加えて、３００ｇの栄養素含有ジェランガム水溶液を得た。得られた水溶液を容器に注ぎ、氷冷することで、縦５ｃｍ×横５ｃｍ×高さ３.５ｃｍのハイドロゲルの塊（植物支持体）を得た。
【００３５】
得られたハイドロゲルの塊を、ポリエチレンからなる小容器（縦５.５ｃｍ×横５.５ｃｍ×深さ６ｃｍ：第２容器）に収容した。この小容器の底部には、５つの貫通孔（直径８ｍｍ）が形成されている。また、この小容器には、開口縁から周囲に延びる正方形状のフランジ（縦２０ｃｍ×横２０ｃｍ）が設けられている。
【００３６】
容量１Ｌのビーカーに９００ｍＬの純水を注ぎ、さらに栄養素として家庭園芸用複合肥料（ハイポニカ；協和株式会社）を４ｍＬ添加した。得られた水溶液をスターラーを用いて１０分間攪拌した後、さらに純水を加えて、１０００ｍＬの膨潤用水溶液を調製した。
【００３７】
ポリプロピレンからなる大容器（縦２０ｃｍ×横２０ｃｍ×深さ１０ｃｍ：第１容器）に、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体の架橋体からなる球状粒子（アクアビーズ；クラレケミカル株式会社）の乾燥体を２０ｇ収容した。次いで、大容器に前述の膨潤用水溶液を全量注ぎ、球状粒子を６時間かけて膨潤させて、多数のハイドロゲルの小片（平均粒径５ｍｍ、保水体）を得た。
【００３８】
保水体を収容している大容器の開口部（縦２０ｃｍ×横２０ｃｍ）に、植物支持体を配置した小容器（フランジの大きさ：縦２０ｃｍ×横２０ｃｍ）を載置して、本発明の植物栽培用器具を作製した。得られた植物栽培用器具では、大容器の内部空間が外気から遮断されているため、保水体は乾燥しにくい。
【００３９】
２．植物の栽培
作製した植物栽培用器具の植物支持体の上に麻布を載置し、その上にルッコラの種、コマツナの種またはチマサンチュの種を播いた。以後、毎日１日１２時間、植物栽培用器具に蛍光灯からの光を照射した。蛍光灯は、植物栽培用器具の上約４０ｃｍの高さに設置した。
【００４０】
種を播いてから２日後に、ルッコラの発芽が観察された。また、種を播いてから３日後に、コマツナおよびチマサンチュの発芽が観察された。種を播いてから１０日後には、ルッコラの根が伸長して保水体に到達しているのが観察された。
【００４１】
［実施例２］
１．植物栽培用器具の作製
容量５００ｍＬのビーカーに０.９ｇのジェランガムを入れ、さらに純水を２００ｇ注いだ。得られた水溶液を、ホットスターラーなどを用いて攪拌しながら３０分間、９０℃以上の温度で加熱することで、ジェランガムを完全に溶解させた。ジェランガム水溶液に、栄養素として家庭園芸用複合肥料（タンクミックスＦ＆Ｂ；大塚アグリテクノ株式会社）を３.０ｍＬ添加し、さらに純水を加えて、３００ｇの栄養素含有ジェランガム水溶液を得た。
【００４２】
得られた水溶液（７０℃以上）を注いだ容器に、縦５ｃｍ×横５ｃｍ×高さ２.５ｃｍの連続気泡発泡体（ポリウレタン、気泡径１〜５ｍｍ、隔壁厚み０.２〜０.３ｍｍ）を入れて、連続気泡発泡体を上記水溶液に完全に浸漬させた。図５は、水溶液に浸漬する前の連続気泡発泡体の写真である。この後、上記水溶液を氷冷することで、発泡体内部にハイドロゲルが満たされた植物支持体を得た。
【００４３】
得られた植物支持体を、ポリエチレンからなる小容器（縦５.５ｃｍ×横５.５ｃｍ×深さ６ｃｍ：第２容器）に収容した。この小容器の底部には、５つの貫通孔（直径８ｍｍ）が形成されている。
【００４４】
容量１Ｌのビーカーに９００ｍＬの純水を注ぎ、さらに栄養素として家庭園芸用複合肥料（タンクミックスＦ＆Ｂ；大塚アグリテクノ株式会社）を１０ｍＬ添加した。得られた水溶液をスターラーを用いて１０分間攪拌した後、さらに純水を加えて、１０００ｍＬの膨潤用水溶液を調製した。
【００４５】
ポリプロピレンからなる大容器（縦３０ｃｍ×横４０ｃｍ×深さ７ｃｍ：第１容器）に、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体の架橋体からなる球状粒子（アクアビーズ；クラレケミカル株式会社）の乾燥体を２０ｇ収容した。次いで、大容器に前述の膨潤用水溶液を全量注ぎ、球状粒子を６時間かけて膨潤させて、多数のハイドロゲルの小片（平均粒径５ｍｍ、保水体）を得た。
【００４６】
大容器内に収容された保水体上に、植物支持体を収容した小容器を載置して、本発明の植物栽培用器具を作製した。
【００４７】
２．植物の栽培
作製した植物栽培用器具の植物支持体の上にレッドレタスの種またはミズナの種を播いた。以後、ビニールハウス内で植物栽培用器具に自然光を照射した。
【００４８】
種を播いてから２日後にレッドレタスおよびミズナの発芽が観察された。図６は、種を播いてから３日後のミズナの様子を示す写真である。図６Ａは、大容器内の様子を示す写真であり、図６Ｂは、小容器内の様子を示す写真である。
【００４９】
さらに、種を播いてから１０日後には、根が伸長し、保水体に到達しているのが観察された。図７は、種を播いてから約１ヶ月後のレッドレタスの様子を示す写真である。図７Ａは、植物支持体および生長したレッドレタスを示す写真であり、図７Ｂは、図７Ａに示される植物支持体を裏側から見た様子を示す写真である。これらの写真は、小容器から植物支持体を取り出して撮影したものである。図７Ｂの写真から、植物支持体の裏側から根が伸長していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の植物栽培用器具は、例えば食用植物の栽培などに有用である。
【符号の説明】
【００５１】
１００  植物栽培用器具
１１０  第１容器
１２０  保水体
１３０  第２容器
１３２  通過部
１３４  フランジ
１４０  植物支持体
２００  陸上植物の苗
【図１】
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【図２】
2014057554.tif 000004
【図３】
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【図４】
2014057554.tif 000006
【図５】
2014057554.tif 000007
【図６】
2014057554.tif 000008
【図７】
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