(57)【要約】【課題】  土壌栽培や水耕栽培における培土や溶液中で植物の育成に有用な根圏微生物に必要な酸素濃度の維持を図って適量の酸素を施用して植物を育成する方法を提供する。【解決手段】  例えば、外径１１ｍｍ、内径８ｍｍ、長さ定尺１００ｍの先端を閉じたポリエチレンチューブを、畝で育成中の植物の根の根圏より深い深さに、例えば約４０ｃｍ程度に、堀り下げて溝を形成し、その深さの溝上記のポリエチレンチューブを埋設し、あるいは水耕栽培の浴槽の槽底に、ポリエチレンチューブを重石で押さえて配設し、次いで、酸素ボンベから高圧ガスを減圧弁で減圧して、ポリエチレンチューブに酸素を送気して、その圧力でポリエチレンチューブの管面から気体である酸素ガスを透過させ、この透過により植物の根の周囲の根圏に酸素を供給することで土壌中あるいは溶液中の根圏の有用な微生物に酸素を施用して植物を育成する方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌からなる畝幅の中央部の育成植物の根の根圏より下方の位置に先端を閉じたポリエチレン製チューブを畝方向に埋設し、酸素ボンベから高圧ガスを減圧弁で減圧してポリエチレン製チューブに酸素を供給し、その供給圧力でポリエチレン製チューブの管面から酸素ガスを透過して土壌中の環境に放出することにより土壌中の根圏環境に適量の酸素を供給することを特徴とする植物の根圏へ酸素を施用して育成する方法。
【請求項２】
請求項１の手段における土壌からなる畝への酸素の供給に代え、水耕栽培において、先端を閉じたポリエチレン製のチューブを水耕栽培の溶液中の水耕栽培容器の底に重石で押さえて沈め、酸素ボンベから高圧ガスを減圧弁で減圧してポリエチレン製チューブに酸素を供給し、その供給圧力でポリエチレン製チューブの管面から酸素ガスを透過して水耕栽培の溶液中の環境に放出することにより水耕栽培の根圏環境に適量の酸素を供給することを特徴とする植物の根圏へ酸素を施用して育成する方法。
【請求項３】
水耕栽培の溶液中におけるポリエチレン製チューブへ適用する重石の重量は鉄筋入りの枠体からなりポリエチレン製チューブを槽底に沈め得ることができる重石を用いることを特徴とする請求項２に記載の植物の根圏へ酸素を施用して育成する方法。
【請求項４】
ポリエチレン製チューブの管面から透過して放出する酸素の透過量を１ｋｇ／ｃｍ2の圧力下でポリエチレン製チューブ中の酸素の０．５〜１．０％とすることにより、土壌中あるいは水耕栽培の溶液中に放出して根圏の酸素含有量を最適量として土壌中あるいは水耕栽培の溶液中に酸素を供給することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項の手段における植物の根圏へ酸素を施用して育成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は植物、特に農産物を育成する際に植物の栽培されている根元の土壌に酸素を強制的に付与して当該植物を育成を促進する方法からなる植物の根への酸素施用方法である。
【背景技術】
【０００２】
植物を育成するには、土壌又は溶液をいわゆる培地にして土壌栽培又は水耕栽培により育成する。土壌栽培にはいくつも種類があり、水耕栽培では、いくらか育成条件を変えねばならない。
【０００３】
ところで、土壌を培地にする植物の栽培では、砂礫や盤層などが植物の根の伸長を阻害したりするなどにより、物理的に植物の育成を妨害する。
【０００４】
農作業のために大型機械の導入は、しばしば作土の下に緻密な層を形成する。この緻密な層により形成された土壌の硬さは、土壌の透水性や通気性を著しく低下し、植物の育成を妨害する。
【０００５】
ところで、このように植物の根が伸長するに伴って根の周囲の根圏の土壌に育成する微生物としては、根粒菌、内生菌根菌、外生菌根菌であるミコリザ、病原菌、寄生菌、枯死した細胞や組織に生育する微生物などがある。これらの微生物類は酸素がなくては生きていけないものもある。
【０００６】
それにミコリザには、ジベレリン、オーキシン、サイトカイニン、エチレンなどのホルモン類を分泌する微生物がある、これらの植物ホルモンのうちジベレリン、オーキシン、サイトカイニンは植物の生育を助ける働きをする。
【０００７】
麦の根の周囲の根圏の土壌には標準２１％の酸素が含まれているが、その酸素が根の周囲で１２％に低下すると、大麦の収量は３０〜４０％低下するといわれている。一般に、土壌中の酸素含有量が２．２％まで減少するに連れて、植物の根が吸収する肥料の４要素のＮ、Ｐ、ＫおよびＭｇの吸収量が減少するといわれる。一方、土壌中の酸素含有量が低く、ＣＯ2含有量が高くなると、収量と根によるＰ、ＫおよびＭｇの吸収が減少するといわれる（例えば、非特許文献１参照。）。このようにいわれる現象を改善しなければ、根の周囲である根圏の土壌中の病害菌の活動が活発になり、収量に大きな影響が出る。
【０００８】
土壌中の酸素および炭酸ガス濃度については、以下の様にいわれている。一般に植物に対し、ストレスを与えると根からの分泌物は増加する。土壌中の炭酸ガス濃度も１％を超えるとその影響が現れる。他方、土壌中の酸素はその濃度が１０％以下に低下すると根からの分泌量に変化が現れる。通常、土壌中の酸素濃度の減少は炭酸ガス濃度の増加を引きおこし、各々がある値を超えて変化したとき、はじめて根からの分泌量に影響が複合的に現れる（例えば、非特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ａ．Ｊａｋｋｏｌａ、外（Ｈｅｌｓｉｎｋｉ大学）著「土肥誌」６１、特別号、１９９０年発行、ｐ．７５６
【非特許文献２】木村  真人著「根圏微生物を生かす」農文協出版、１９８８年２月２９日発行、ｐ．５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、土壌栽培や水耕栽培における培土や溶液中で植物の育成に有用な根圏微生物に必要な酸素濃度の維持を図って最適量の酸素を施用して植物を育成する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち、上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の手段では、土壌からなる畝で育成している植物の根の周りの根圏よりも深い位置、例えば畝の表面から約４０ｃｍ程度下方に堀り下げ、その深さの位置に、ポリエチレン製チューブ、例えば、外径１１ｍｍ、内径８ｍｍ、長さは定尺１００ｍからなるポリエチレン製チューブの先端を閉じたものを埋める。次いで、酸素ボンベから酸素の高圧ガスを減圧弁で減圧してこの土壌中に埋めたポリエチレン製チューブに酸素を供給し、その供給圧力でポリエチレン製チューブの管面から気体である酸素ガスを透過させて放出する。この透過による放出により土壌中の環境に酸素を供給することを特徴とする植物の根圏へ酸素を施用して育成する方法である。
【００１２】
請求項２の手段では、請求項１の手段における土壌での栽培による酸素の供給に代えて水耕栽培すなわち溶液栽培でも、土壌栽培と同様に、例えば、外径１１ｍｍ、内径８ｍｍからなり先端を閉じたポリエチレン製チューブを水耕栽培の溶液中に重石で押さえて水耕栽培容器の底に沈める。次いで、酸素ボンベから高圧ガスを減圧弁で減圧してポリエチレン製チューブに酸素を供給し、その圧力でポリエチレン製チューブの管面から気体である酸素ガスを透過させて放出する。この透過による放出により、水耕栽培の溶液中の環境に酸素を供給することを特徴とする植物の根圏へ酸素を施用して育成する方法である。このようにすることで水耕栽培における植物の根圏への酸素の供給は万全となる。
【００１３】
請求項３の手段では、水耕栽培の溶液中におけるポリエチレン製チューブへ適用する重石の重量は鉄筋入りの枠体からなりポリエチレン製チューブを槽底に沈め得ることができる重石を用いることを特徴とする請求項２の手段における植物の根圏へ酸素を施用して育成する方法である。
【００１４】
請求項４の手段では、ポリエチレン製チューブの管面から透過して放出する酸素の透過量を１ｋｇ／ｃｍ2の圧力下でポリエチレン製チューブ中の酸素の０．５〜１．０％とすることにより、土壌中あるいは水耕栽培の溶液中に放出して根圏の酸素含有量を最適量として土壌中あるいは水耕栽培の溶液中に酸素を供給することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項の手段における植物の根圏へ酸素を施用して育成する方法である。
【発明の効果】
【００１５】
土壌栽培では、植物を育成する畝の表面から略４０ｃｍ下方の深さに、酸素透過性のポリエチレン製チューブを配設して酸素を供給することで、畝で育成する植物の根の周囲の土壌中の根圏に必要とされる酸素量が満足な適量となり、根の周囲の根圏の菌根菌などの有用な根圏微生物に適量の酸素を付与することが可能となって、これらの有用な根圏微生物の働きを活発化して、根圏微生物である根粒菌、内生菌根菌、外生菌根菌であるミコリザから分泌される植物ホルモンの作用で植物の育成を増進することができる。
【００１６】
さらに、水耕栽培では、酸素を栽培浴槽の槽底に配設した酸素透過性のポリエチレン製チューブから水耕栽培の溶液中に酸素を供給することで、根圏の周囲の溶液中の有用な根圏微生物に必要とされる酸素の供給が十分に足りることとなる結果、溶液の量は、通常必要とされる量よりも少なくて済むこととなる。したがって水耕栽培の溶液中に供給する肥料分のうち、根に吸収されることなく水耕栽培の溶液と共に流下されて廃棄される肥料分の量も減少することができる。この場合、栽培浴槽の槽底に配設した酸素透過性のポリエチレン製チューブを十分な重さの重石で槽底に押さえることで、根の周囲の根圏に必要な酸素を的確に与えることができる。
【００１７】
上記において酸素圧力を適度として管面から酸素を放出して供給できるポリエチレン製チューブを用いることで、土壌中あるいは水耕栽培の溶液中の根圏環境の酸素含有量を最適量で供給でき、根圏に必要な酸素を的確に施用して植物を育成することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態について表を参照して説明する。先ず、畑作物の土壌栽培について説明する。畑作物として野菜類を栽培する際の例えば幅８０ｃｍの畝において、この畝幅の真ん中を畝方向に野菜類の根よりも下方の深さであるすなわち畝の面から約４０ｃｍ下方の深さに掘り下げて溝を形成する。この掘り下げた溝の中に外径１１ｍｍ、内径８ｍｍのポリエチレン製のチューブ（以下、「ポリエチレンチューブ」という。）を埋め、このポリエチレンチューブから酸素を培土中に放出して、野菜類の根の周辺の根圏に酸素を与えるものとする。この場合、先ず畑の一隅に酸素ボンベを設置し、これに圧力を一定値に維持する減圧弁を有するガス圧力調整器を接続した後、このガス圧力調整器の先端からゴムチューブを接続する。このゴムチューブを畝の土壌中に埋設したポリエチレンチューブの先端の口まで延ばしてポリエチレンチューブに接続する。次いで実際の栽培に先立って、ポリエチレンチューブの他方の先端の口を閉じた後、ゴムチューブ中およびポリエチレンチューブ中に含まれている空気を酸素ボンベから送給する酸素で置換して追い出す作業をする。このため酸素ボンベのバルブを開いて圧力を掛けて、ゴムチューブからポリエチレンチューブに酸素を流し、酸素による置換が終了するとバルブを閉じ、畑作物の栽培の準備を終了する。次いで、準備のできた畝に野菜類の苗を植えて栽培を開始し、酸素ボンベのバルブを再び開いて土壌中の酸素含有量を適量、例えば２１％の含有量になるように、ガス圧力調整器を調整して供給する。なお、この方法において、ポリエチレンチューブとしては、市販の１００ｍ巻きの外径１１ｍｍで内径８ｍｍ前後の膜厚のものを中心に、外径１０ｍｍで内径８ｍｍ、又は外径１２ｍｍで内径８ｍｍ程度のものを採用することが好ましい。
【００１９】
次に、作物の水耕栽培について説明する。水耕作物として上記と同様に野菜類を栽培するために、深さが通常の栽培槽の略３分の１の栽培槽を準備し、ｐＨを例えば５．５〜６．５に調整した培養液を栽培槽の一端から流入し、他端から流出させる。この栽培槽に、例えば十字の切込みを入れた発泡ポリエチレンを浮かして蓋を形成し、この蓋の十字の切れ込みに野菜類を挟んで支え、野菜の根を培養液中に浸漬する。あるいは発泡ポリエチレンを浮かして形成した蓋に穴をあけ、この穴に礫を詰めた網を入れ、この礫によって野菜類の根を支えるものとする。一方、水耕栽培のハウスの一隅に酸素ボンベを設置し、これに圧力を一定値に維持する減圧弁を有するガス圧力調整器を接続し、このガス圧力調整器の先端からゴムチューブを接続する。このゴムチューブを栽培槽まで延ばし、このゴムチューブの先にポリエチレンチューブを接続する。さらに、野菜類を支えて浮かした蓋をした溶液の栽培槽の一端からこのポリエチレンチューブを浸漬させて栽培槽の底面に栽培槽の他端まで伸長し、そのチューブの端部を閉止する。栽培槽の底面に伸長したポリエチレンチューブが浮上しないように、略５００ｇの逆Ｕ字状の鉄筋入りの枠体からなる重石を適所に配置してポリエチレンチューブを底面側に押さえる。あるいは礫によって野菜類の根を支えた場合は、礫を詰めた網の下方の底部の培養液中にポリエチレンチューブを配置するものとし、上記と同様に略５００ｇの逆Ｕ字状の鉄筋入りの枠体からなる重石を適所に配置してポリエチレンチューブを底面側に押さえる。これらの準備が完了すると、例えば実際の栽培に先立って、先ず野菜類を支えて浮かした蓋を除去し、次いでゴムチューブ中およびポリエチレンチューブ中に含まれている空気を酸素で置換して空気を追い出す作業を行う。このために酸素ボンベのバルブを開いて圧力を掛けてゴムチューブからポリエチレンチューブに酸素を流し、酸素による置換を行い、置換が終了すると酸素ボンベのバルブを閉じ、水耕栽培の準備を終了する。さらに準備のできた栽培槽に野菜類の苗を支えた蓋あるいは野菜を支えた礫を詰めた網を載置し、水耕栽培を開始するために、酸素ボンベのバルブを開いて水耕栽培の溶液中の酸素含有量を適量の例えば２１％になるように、ガス圧力調整器を調整してポリエチレンチューブから溶液中に供給する。
【００２０】
上記の土壌栽培あるいは水耕栽培の手段において、酸素の供給で植物の根の周囲の根圏に酸素を供給し過ぎるといけない。酸素がポリエチレンチューブから出過ぎて植物の根の周囲の根圏への酸素の施用が多すぎると、活性酸素で根の細胞が異常になる。さらに根の周囲の根圏に植物に有効な微生物が繁殖しているが、この繁殖する有効微生物も酸素が過剰になると死んでしまうこととなる。そこで、上記の土壌栽培や水耕栽培に記載したように、土壌中あるいは水耕水中の環境の酸素含有量が適量とされる標準の２１％から減少した場合に、ポリエチレンチューブにより酸素圧力を１ｋｇ／ｃｍ2として酸素を送給し、その送給量の０．５〜１．０％の酸素を土壌中あるいは水耕水中の根圏に供給して植物を培養する。上記の有効な微生物類は根圏微生物と称されるもので、窒素を固定して植物に与える根粒菌や土壌中のリンを収集して植物に供給する菌根菌（ミコリザ）など植物の養分吸収の増加の働きをするものや、オーキシン、ジベレリン、サイトカイニンなどの各種の植物ホルモンを産出する微生物や、土壌病原菌の生育を抑制する微生物や、あるいは植物の根圏環境を緩衝作用により好適な状態とする有効な根圏微生物がある。このように植物に有効な微生物類が植物に植物ホルモンを与えることで、植物の収量が上る効果がある。これらの植物ホルモンには、最初に見出されたオーキシンの外に、その後見出されたジベレリン、サイトカイニン、アブシジン酸やブラシのステロイドがある。このうち成長促進作用のあるオーキシンや、このオーキシンの成長促進作用や細胞拡大作用を相乗的に促進するジベレリンは微生物起源の植物ホルモンである。
【００２１】
一方、植物の根はその先端から浸出物を出しており、この根面や根に近接した土壌域である根圏の微生物は根の浸出物を栄養源とし、いろいろな物質を排泄している。これらを通して根の生理機能や成長に大きな影響を与えている。ところで、この様な根圏と菌類との間の共生関係には外生と内生があり、維管束植物の根に菌類が強制的に生活し、菌糸のついた根は菌根と呼んでいる。このうち、菌糸が維管束植物の根を覆って、その表面の付近の組織中に繁殖し、キノコ様の構造をつくるものを外菌根または外生菌根と呼び、菌糸が根の組織の細胞内で生活しているものを内菌根または内生菌根と呼ぶ。内生菌根では、例えば接合菌というカビの仲間が根の細胞の中に入って樹枝状体・アノブスキュール（Ａ）や細胞の間にベシキュール（Ｖ）をつくるものをＶＡ菌根といっている。この菌がつくと、リンやカリ、ミネラルなどの吸収力が高まり、植物の生長が良くなることや、根の病害が押さえられることがわかっている。
【００２２】
ところで、本発明では、土壌栽培あるいは水耕栽培の手段において、酸素ボンベからゴムチューブを経て、ポリエチレンチューブから植物の根の周囲の根圏の下方から酸素を供給する。そこで、天然ゴムチューブの気体透過性と対比して、各種素材の同一形状で同一管径で同一肉厚のチューブの２５℃における気体透過性を表１に示した。表１に見られるようにポリエチレンチューブは気体透過性が天然ゴムに比して極めて良好で、ポリエチレンチューブの酸素の透過性は天然ゴムの２２倍である。さらに例えばアクリルニトリルを含有するＮＢＲなどの表１中のポリエチレンチューブ以外の素材は深さ４０ｃｍの畝における土壌の重さ例えば砂などの硬いものからなる重さに耐えられない問題がある。これに反して、ポリエチレンチューブは深さ４０ｃｍの畝における土壌中の硬い砂などの重量に十分に耐えることができ、したがって酸素を的確に根圏に供給することができる。
【００２３】
【表１】
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【実施例１】
【００２４】
土壌栽培として、バラの切花の品種である「ソニア」を本発明の方法である畝の中央を４０ｃｍの深さに掘り下げて形成した溝の中に、外径１１ｍｍ、内径８ｍｍのポリエチレンチューブを埋設した。土壌中の酸素含有量を最適のとするために、酸素ボンベからガス圧力調整器により酸素の圧力を１ｋｇ／ｃｍ2に調整して、土壌中に埋設したポリエチレンチューブに流し、このポリエチレンチューブから該チューブ内に含有の酸素の０．５〜１．０％を土壌中のバラの根の周囲の根圏に供給しながら育成する処理区と、酸素を供給すること無く単に従来法で育成する対象区とにおいて、酸素を供給する方法以外の他の育生条件は両区とも同じとして、得られた切花数により、酸素供給の有無の差によるバラ収量の差異を調査した。この結果、１ｍ2当たりの切花数は、本発明における酸素供給する処理区では１ヶ月当たりのバラ収量は２１本であった。一方、従来の酸素を供給しない対象区では１ヶ月当たりのバラ収量は１３本で、本発明の方法の処理区の切花数は対象区の切花数の１．６倍強であった。
【実施例２】
【００２５】
水耕栽培として、トマトの品種である「桃太郎」（タキイ種苗株式会社の登録品種名）を本発明の方法と従来の方法により育成した。すなわち、外径１１ｍｍ、内径８ｍｍの先端を閉じたポリエチレンチューブを用い、このチューブを、水耕栽培の溶液中のトマトの根の下方の水耕栽培容器の底に、鉄筋入りのコンクリートからなる重石で押さえて沈め、次いで、酸素ボンベから高圧ガスを減圧弁で減圧してポリエチレンチューブに酸素を１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で送給し、その圧力でポリエチレンチューブの管面からポリエチレンチューブに含有の酸素の０．５〜１．０％透過させて溶液中に供給して果実を育成する処理区と、一方、酸素を供給することなく従来の水耕栽培でトマトを育成する対象区とにおいて、それぞれ得られた第１果房の４個ずつのトマトの収量について、それぞれ５本のトマトの樹について比較した。この結果、本発明の酸素を供給して育成する方法である処理区では、１本のトマトの樹の第１果房の４個のトマト当たりの重さは、それぞれ、１８０ｇ、１４６ｇ、１３８ｇ、１２９ｇ、１４８ｇであり、合計７４１ｇであった。一方、従来の酸素を供給することの無い対象区では、１本のトマトの樹の第１果房の４個のトマト当たりの重さは、それぞれ、１１０ｇ、１０３ｇ、９８ｇ、１０２ｇ、８９ｇであり、合計５０２ｇであった。したがって、本発明の方法の処理区のトマトの平均的な収穫量は対象区のトマトの平均的な収穫量の１．５倍弱であった。
【実施例３】
【００２６】
水耕栽培として、奈良県農業試験場で、水耕栽培方式の一つである、絶え間なく培養液の流れるプラスチック・フィルムでつくったベッドの中に根を延ばして植物を生育する、ＮＦＴ（培養液薄膜法）方式を用いて、本発明の酸素を供給して育成する方法による処理区と、従来の酸素を供給することなく育成する方法による対象区において、野菜の一種であるタアサイ（雪白体菜）を育成した。すなわち、外径１１ｍｍ、内径８ｍｍの先端を閉じたポリエチレンチューブを使用し、このチューブを、水耕栽培の溶液中のタアサイの根の下方の水耕栽培容器の底に、鉄筋入りのコンクリートからなる重石で押さえて沈めた。次いで、酸素ボンベから高圧ガスを減圧弁で減圧してポリエチレンチューブに酸素を１ｋｇ／ｃｍ2の圧力で送給し、その圧力でポリエチレンチューブの管面からポリエチレンチューブに含有の酸素の０．５〜１．０％透過させて溶液中に供給してタアサイを育成する処理区と、一方、酸素を供給することなく従来の水耕栽培でタアサイを育成する対象区とにおいて、それぞれ得られた２０株平均のタアサイの収量について比較した。この結果、本発明の酸素を供給して育成する方法である処理区では、タアサイ２０株当たりの生体重さは４１０ｇであり、草丈は平均３９．１ｃｍ、葉長は平均１５．５ｃｍであった。一方、従来の酸素を供給することの無い対象区では、アサイ２０株当たりの生体重さは３０５ｇであり、草丈は平均３６．６ｃｍ、葉長は平均１４．０ｃｍであった。したがって、本発明の方法の処理区のタアサイの平均的な収穫量は対象区のタアサイの平均的な収穫量の１．３倍強であった。
【００２７】
以上の実施例に見られるように、本発明はポリエチレンチューブを用いて、そのチューブからチューブ含有量の酸素の０．５〜１．０％を透過して放出し、土壌中や溶液中の植物の根の周囲の根圏に酸素を与えて、それら土壌中や溶液中の酸素含有量を例えば標準２１％の適量になるまで増加することで、根の周囲の有用な根圏微生物に適量の酸素を付与することができ、これらの有用な根圏微生物の働きを活発化し、根圏微生物である根粒菌、内生菌根菌、外生菌根菌であるミコリザから分泌される植物ホルモンの作用で植物の育成を増進することができる。