(57)【要約】【課題】成長段階において必要な水分量や養分量が異なる植物（例えば、根菜類等）の栽培を可能にする植物育成培地を提供する。【解決手段】複数種の人工土壌粒子５０を含む植物育成培地１００であって、表面側に所定値以上の保水性を有し、且つ所定値以下のサイズを有する人工土壌粒子５０を配置し、深さ方向に沿って、人工土壌粒子５０の保水性を連続的又は段階的に小さくし、電気伝導度を連続的又は段階的に大きくし、且つサイズを連続的又は段階的に大きくした傾斜構造を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種の人工土壌粒子を含む植物育成培地であって、
表面側に所定値以上の保水性を有し、且つ所定値以下のサイズを有する人工土壌粒子を配置し、
深さ方向に沿って、人工土壌粒子の保水性を連続的又は段階的に小さくし、電気伝導度を連続的又は段階的に大きくし、且つサイズを連続的又は段階的に大きくした傾斜構造を有する植物育成培地。
【請求項２】
保水性が大きく、電気伝導度が小さく、且つサイズが小さい第一人工土壌粒子を含み、植物の発根を促す発根層として機能する上層と、
前記第一人工土壌粒子より保水性が小さく、電気伝導度が大きく、且つサイズが大きい第二人工土壌粒子を含み、植物の根の成長を促す育成層として機能する下層と、
を備える請求項１に記載の植物育成培地。
【請求項３】
前記上層の保水量は、前記第一人工土壌粒子１００ｃｃ当たり４０ｃｃ以上であり、
前記下層の保水量は、前記第二人工土壌粒子１００ｃｃ当たり２０ｃｃ以上４０ｃｃ未満である請求項２に記載の植物育成培地。
【請求項４】
前記上層は、ｐＦ値が２．３以下の範囲で水分を２４時間以上保持する請求項２又は３に記載の植物育成培地。
【請求項５】
前記第一人工土壌粒子のサイズは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ未満であり、
前記第二人工土壌粒子のサイズは、２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下である請求項２〜４の何れか一項に記載の植物育成培地。
【請求項６】
前記上層の電気伝導度は、１．５ｍＳ／ｃｍ未満であり、
前記下層の電気伝導度は、１．５ｍＳ／ｃｍ以上１０．０ｍＳ／ｃｍ以下である請求項２〜５の何れか一項に記載の植物育成培地。
【請求項７】
前記第一人工土壌粒子は、繊維を集合してなる繊維塊状体を含み、
前記第二人工土壌粒子は、細孔を有する複数のフィラーを造粒してなる多孔質体を含む請求項２〜６の何れか一項に記載の植物育成培地。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の植物育成培地を用いた植物育成キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種の人工土壌粒子を含む植物育成培地、及び当該植物育成培地を用いた植物育成キットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生育条件がコントロールされた環境下で野菜等の植物を栽培する植物工場が増加している。これまでの植物工場は、レタス等の葉物野菜の水耕栽培が中心であったが、最近では水耕栽培には向かない根菜類についても植物工場での栽培を試みる動きがある。
【０００３】
根菜類を栽培するには、成長段階に合わせて、植物への水分供給量及び施肥量を調整する必要がある。例えば、播種の後から発根までの期間は、水分供給量を多めに設定する必要がある。そのため、高保水性の培地を使用することが望ましい。発根後においては、培地の液相率を下げて一定の気相率を確保し、且つ適量の肥料を植物に供給することが望ましい。従って、植物工場において植物（特に、根菜類等）を栽培するためには、植物の根の成長に合わせて水分供給量や施肥量を調整できる等の天然土壌では実現が困難な高度な機能を備えた人工土壌（植物育成培地）が求められる。
【０００４】
従来の人工土壌を用いた植物育成培地として、例えば、播種がなされるゲル培地の周囲に複数のゲル培地を配置したものや、播種がなされるゲル培地の下方に複数のゲル培地を積層配置したものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２５０７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、複数のゲル培地を組み合わせた植物育成培地を使用して植物を栽培する方法が開示されている。この植物育成培地で栽培される植物は、播種から発芽を経て苗となり、その後、成体に成長する。ところが、この植物育成培地を構成するゲル培地は植物の根が侵入するための間隙が小さいため、植物の根が十分に成長するための空間と通気性とを確保することができない。従って、栽培植物が発根しても、その後は土壌環境に適応できず、生育不良となる虞がある。また、植物の根の伸張によってゲル培地が崩壊し、植物を支えることができなくなる虞もある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、成長段階によって水分供給量や施肥量が異なる植物（例えば、根菜類等）の栽培を可能にする植物育成培地、及び当該植物育成培地を用いた植物育成キット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】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明に係る植物育成培地の特徴構成は、
複数種の人工土壌粒子を含む植物育成培地であって、
表面側に所定値以上の保水性を有し、且つ所定値以下のサイズを有する人工土壌粒子を配置し、
深さ方向に沿って、人工土壌粒子の保水性を連続的又は段階的に小さくし、電気伝導度を連続的又は段階的に大きくし、且つサイズを連続的又は段階的に大きくした傾斜構造を有することにある。
【０００９】
本構成の植物育成培地によれば、表面側に所定値以上の保水性を有し、且つ所定値以下のサイズを有する人工土壌粒子を配置していることから、植物の初期の成長段階では、播種又は挿し木から効率的に発根を促すことができる。また、植物育成培地の深さに沿って人工土壌粒子の保水性を連続的又は段階的に小さくし、電気伝導度を連続的又は段階的に大きくし、且つサイズを連続的又は段階的に大きくしていることから、植物の後期の成長段階では、栽培植物の根の伸長に合わせて、根が成長するための空間と通気性とを確保しながら、適量の水分及び肥料を栽培植物に供給することができる。その結果、成長段階によって水分供給量や施肥量が異なる根菜類等の栽培が可能となる。
【００１０】
本発明に係る植物育成培地において、
保水性が大きく、電気伝導度が小さく、且つサイズが小さい第一人工土壌粒子を含み、植物の発根を促す発根層として機能する上層と、
前記第一人工土壌粒子より保水性が小さく、電気伝導度が大きく、且つサイズが大きい第二人工土壌粒子を含み、植物の根の成長を促す育成層として機能する下層と、
を備えることが好ましい。
【００１１】
本構成の植物育成培地によれば、保水性が大きく、電気伝導度が小さく、且つサイズが小さい第一人工土壌粒子を含む上層を備えることから、植物の初期の成長段階では、播種又は挿し木から効率的に発根を促すことができる。また、第一人工土壌粒子より保水性が小さく、電気伝導度が大きく、且つサイズが大きい第二人工土壌粒子を含む下層を備えることから、植物の後期の成長段階では、栽培植物の根の伸長に合わせて、根が成長するための空間と通気性とを確保しながら、適量の水分及び肥料を栽培植物に効率よく供給することができる。その結果、成長段階によって水分供給量や施肥量が異なる根菜類等の栽培が可能となる。
【００１２】
本発明に係る植物育成培地において、
前記上層の保水量は、前記第一人工土壌粒子１００ｃｃ当たり４０ｃｃ以上であり、
前記下層の保水量は、前記第二人工土壌粒子１００ｃｃ当たり２０ｃｃ以上４０ｃｃ未満であることが好ましい。
【００１３】
本構成の人工土壌粒子によれば、上層の保水量は、第一人工土壌粒子１００ｃｃ当たり４０ｃｃ以上であることから、植物の初期の成長段階では、播種又は挿し木からさらに効率的に発根を促すことができる。また、下層の保水量は、第二人工土壌粒子１００ｃｃ当たり２０ｃｃ以上４０ｃｃ未満であることから、植物の後期の成長段階では、栽培植物の根の伸長に合わせて、適量の水分を効率よく供給することができる。その結果、成長段階によって水分供給量が異なる根菜類等に適量の水分を確実に供給することができる。
【００１４】
本発明に係る植物育成培地において、
前記上層は、ｐＦ値が２．３以下の範囲で水分を２４時間以上保持することが好ましい。
【００１５】
本構成の植物育成培地によれば、上層はｐＦ値が２．３以下の範囲で水分を２４時間以上保持することから、植物が利用可能な水分、いわゆる易効水を長時間保持することができる。従って、植物の初期の成長段階では、播種又は挿し木からの発根率を高めることができ、その結果、根菜類等をさらに効率よく栽培することができる。
【００１６】
本発明に係る植物育成培地において、
前記第一人工土壌粒子のサイズは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ未満であり、
前記第二人工土壌粒子のサイズは、２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
本構成の植物育成培地によれば、第一人工土壌粒子のサイズは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ未満であることから、第一人工土壌粒子の間に水分を効率的に保持させることができる。これにより、上層は高保水性の培地となるため、播種又は挿し木から確実に発根を促すことができる。また、第二人工土壌粒子のサイズは、２．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ未満であることから、第二人工土壌粒子の間に適切なサイズの隙間を形成することができる。これにより、根が成長するための空間と通気性とを確保しながら、適量の水分を確実に供給することができる。
【００１８】
本発明に係る植物育成培地において、
前記上層の電気伝導度は、１．５ｍＳ／ｃｍ未満であり、
前記下層の電気伝導度は、１．５ｍＳ／ｃｍ以上１０．０ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
本構成の植物育成培地によれば、上層の電気伝導度は、１．５ｍＳ／ｃｍ未満であることから、植物の初期の成長段階では、肥料を少なくし、植物の肥料やけを防止することができる。また、下層の電気伝導度は、１．５ｍＳ／ｃｍ以上１０．０ｍＳ／ｃｍ以下であることから、植物の後期の成長段階では、植物の成長に適量の肥料を供給し、植物の成長を促進させることができる。これにより、植物の成長に合わせて、最適な量の肥料を最適なタイミングで栽培植物に供給することができ、その結果、根菜類等をさらに効率よく栽培することが可能となる
【００２０】
本発明に係る植物育成培地において、
前記第一人工土壌粒子は、繊維を集合してなる繊維塊状体を含み、
前記第二人工土壌粒子は、細孔を有する複数のフィラーを造粒してなる多孔質体を含むことが好ましい。
【００２１】
本構成の植物育成培地によれば、第一人工土壌粒子を含む上層は繊維塊状体に起因する高い保水性を有するため、播種又は挿し木から確実に発根させることができる。第二人工土壌粒子を含む下層は細孔を有するフィラーに肥料を担持させることができるため、成長した栽培植物に肥料を供給することができる。その結果、根菜類等を成体となるまで確実に成長させることができる。
【００２２】
上記課題を解決するための本発明に係る植物育成キットの特徴構成は、
上記何れか一つの植物育成培地を用いたことにある。
【００２３】
本構成の植物育成培地を使用した植物育成キットによれば、上記何れか一つの植物育成培地を使用していることから、根菜類や観葉植物等を播種又は挿し木から確実に成体となるまで成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、複数種の人工土壌粒子を使用した植物育成培地の断面図である。
【図２】図２は、二種類の人工土壌粒子を概念的に示した説明図である。
【図３】図３は、植物育成培地を用いた植物育成キットを例示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る植物育成培地、及び当該植物育成培地を用いた植物育成キットに関する実施形態を図１〜３に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。
【００２６】
〔植物育成培地〕
図１は、複数種の人工土壌粒子５０を使用した植物育成培地１００の断面図である。図１（ａ）の植物育成培地１００は、保水性及び保肥性の異なる２種の人工土壌粒子５０（５０ａ，５０ｂ）で構成されている。図１（ｂ）の植物育成培地１００は、保水性及び保肥性の異なる３種の人工土壌粒子５０（５０ａ，５０ｂ１，５０ｂ２）で構成されている。図１に示すように、植物育成培地１００は、播種又は挿し木から効率的に発根を促す保水性の高い上層１と、根が成長するための空間と通気性とを確保しながら、適量の水分及び肥料を植物に供給する下層２とから構成されている。上層１は、保水性の高い第一人工土壌粒子５０ａから構成され、下層２は、適量の水分及び肥料を保持する第二人工土壌粒子５０ｂから構成されている。第一人工土壌粒子５０ａ及び第二人工土壌粒子５０ｂの構造の詳細については、後述する。
【００２７】
図１（ａ）に示すように、植物育成培地１００の上層１は、第一人工土壌粒子５０ａのサイズを小さくすることにより第一人工土壌粒子５０ａ間の隙間３を小さくして、水の保持能力を高めている。植物育成培地１００の上層１は、保水性が高くなるように調製されているため、播種及び挿し木を実施する際に植物２０の発根を促す発根層として機能する。植物育成培地１００の下層２は、第二人工土壌粒子５０ｂのサイズを第一人工土壌粒子５０ａのサイズより大きくして通気性を高め、さらに第二人工土壌粒子５０ｂの肥料濃度が第一人工土壌粒子５０ａの肥料濃度よりも高くなるように肥料を含有させて、保肥性を高めている。下層２に使用する第二人工土壌粒子５０ｂは、上層１に使用する第一人工土壌粒子５０ａよりもサイズを大きくしているため、第二人工土壌粒子５０ｂ間の隙間３が一定以上のサイズとなり、地中の通気性を確保することができる。さらに、下層２は保肥性を高めているため、植物２０の成長に合わせて適量の肥料を植物２０に供給することができる。したがって、植物育成培地１００の下層２は、植物２０の成長を促す育成層として機能する。植物育成培地１００の肥料濃度は、電気伝導度（ＥＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）によって表される。土壌中の肥料濃度（塩類濃度）が高くなると、電気が流れ易くなるため、電気伝導度が高くなる。つまり、電気伝導度は、土壌中のイオン化した肥料（例えば、ＮＯ３-）の濃度を表している。なお、本明細書において「人工土壌粒子のサイズ」は、人工土壌粒子の粒径分布、又は平均粒径存在範囲として表される。例えば、人工土壌粒子のサイズを２ｍｍ以上１０ｍｍ以下と表した場合、当該人工土壌粒子は、粒径が２〜１０ｍｍの粒径分布を有するか、あるいは平均粒径が２ｍｍから１０ｍｍの間に存在することを意味する。
【００２８】
植物育成培地１００は、人工土壌粒子５０の保水性、肥料濃度（電気伝導度）、及びサイズを連続的又は段階的に変更して、植物育成培地１００を傾斜構造に構成することができる。図１（ｂ）に示す第一人工土壌粒子５０ａ、第二人工土壌粒子５０ｂ１、及び第二人工土壌粒子５０ｂ２は、順に、保水性が小さくなるように、電気伝導度が大きくなるように、サイズが大きくなるように調製されている。図１（ｂ）の植物育成培地１００は、第二人工土壌粒子５０ｂ２を最下層に配置し、次いで第二人工土壌粒子５０ｂ２の上に第二人工土壌粒子５０ｂ１を積層し、さらにその上に第一人工土壌粒子５０ａを積層している。これにより、図１（ｂ）の植物育成培地１００は、人工土壌粒子５０の保水性を深さ方向に沿って段階的に小さくなるように、人工土壌粒子５０の電気伝導度を深さ方向に沿って段階的に大きくなるように、人工土壌粒子５０のサイズを深さ方向に沿って段階的に大きくなるように設定されている。その結果、植物育成培地１００の上層１では、播種又は挿し木から効率的に発根を促し、植物育成培地１００の下層２では、植物２０の根２１の伸長に合わせて、根２１が伸長するための空間と通気性とを確保しながら、適量の水分及び肥料をさらに効果的に植物２０に供給することができる。本実施形態では、植物育成培地１００の下層２を１層及び２層に分けた例を示したが、栽培する植物の種類、栽培する形態に応じて適宜変更することが可能である。例えば、植物育成培地１００の下層２を３層以上に分けてもよく、さらには、人工土壌粒子５０の保水性を深さ方向に沿って連続的に小さくなるように、電気伝導度を深さ方向に沿って連続的に大きくなるように、サイズを深さ方向に沿って連続的に大きくなるように変更してもよい。
【００２９】
図１に示すように、人工土壌粒子５０間には一定の隙間３が形成され、当該隙間３に一定の水分が保持される。隙間３のサイズは水分の保持力に関係しており、隙間３のサイズが大きくなり過ぎると、隙間３に水分を保持する力が弱まり、植物育成培地１００の保水性が低下する。一方、隙間３のサイズが小さくなり過ぎると、水分を隙間３に保持する力が過剰となり、植物育成培地１００の通気性が低下する。人工土壌粒子５０間に形成される隙間３のサイズは、人工土壌粒子５０のサイズに関係している。人工土壌粒子５０のサイズが大きいと、人工土壌粒子５０間に形成される隙間３のサイズが大きくなり、人工土壌粒子５０のサイズが小さいと、人工土壌粒子５０間に形成される隙間３のサイズも小さくなる。つまり、人工土壌粒子５０のサイズを変更することにより、植物育成培地１００の保水性及び通気性を変更することができる。
【００３０】
上層１は、播種又は挿し木の発根を促すため、高い保水性を備える必要がある。上層１を構成する第一人工土壌粒子５０ａのサイズは、０．１〜２．０ｍｍが好ましい。第一人工土壌粒子５０ａのサイズが０．１ｍｍより小さいと、灌水等により、上層１がスラリー状態となって、上層１としての形状を維持できなくなり、植物を支えることができなくなる虞がある。また、人工土壌粒子５０ａが下層２の間隙３を通って流出したり、下層２の間隙３を埋没させてしまう虞もある。その結果、下層２の通気性が悪化し、植物２０の根２１の成長に悪影響を及ぼす虞がある。一方、第一人工土壌粒子５０ａのサイズが２．０ｍｍより大きいと、通気性が過剰となり、播種及び挿し木からの発根を十分に促すことができなくなる虞がある。
【００３１】
下層２は、植物２０の根２１の伸長に合わせて、根２１が伸長するための空間と通気性とを確保しながら、植物２０に適量の水分を供給する。従って、人工土壌粒子５０間に形成される隙間３を一定以上確保する必要がある。下層２を構成する第二人工土壌粒子５０ｂのサイズは、２．０〜１０．０ｍｍが好ましい。第二人工土壌粒子５０ｂのサイズが２．０ｍｍより小さいと、第二人工土壌粒子５０ｂ間に形成される隙間３のサイズが小さくなり過ぎて、下層２の排水性が低下する。その結果、植物２０は、根２１から酸素を吸収し難くなり、根腐れが生じる虞がある。一方、第二人工土壌粒子５０ｂのサイズが１０．０ｍｍより大きいと、第二人工土壌粒子５０ｂ間に形成される隙間３のサイズが大きくなり過ぎて、排水性が過剰になる。その結果、植物２０は、十分な水分を吸収し難くなり、枯死する虞がある。また、植物育成培地１００が疎になって植物２０が横倒れする虞もある。なお、人工土壌粒子５０のサイズは、例えば、光学顕微鏡観察及び画像処理法を用いて測定することができる。
【００３２】
上層１の保水量は、下層２の保水量より大きくなるように設定されている。上層１の保水量は、第一人工土壌粒子５０ａの容積１００ｃｃ当たり４０ｃｃ以上が好ましい。上層１の保水量が第一人工土壌粒子５０ａの容積１００ｃｃ当たり４０ｃｃを下回ると、植物２０の発根率が低下し、植物２０の栽培自体ができなくなる可能性がある。下層２の保水量は、第二人工土壌粒子５０ｂの容積１００ｃｃ当たり２０ｃｃ以上４０ｃｃ未満であることが好ましい。下層２の保水量が第二人工土壌粒子５０ｂの容積１００ｃｃ当たり２０ｃｃを下回ると、植物２０が利用できる水分が少なくなり、成長に悪影響を及ぼす虞がある。また、下層２の保水量が第二人工土壌粒子５０ｂの容積１００ｃｃ当たり４０ｃｃ以上とした場合は、下層２の通気性が低下し、植物２０の根２１から酸素を吸収し難くなって、根腐れが生じる虞がある。
【００３３】
土壌が水分を保持する力は、ｐＦ値として表される。ｐＦ値とは、水柱の高さで表した土壌水分の吸引圧の常用対数値のことであり、土壌中の水分が土壌の毛管力によって引き付けられている強さの程度を表す値である。ｐＦ値が２．０のとき、水柱１００ｃｍの圧力に相当する。ｐＦ値は土壌と水分の吸着の強さを表すものでもあり、土壌と水分の吸着力が弱いとｐＦ値は低くなり、植物の根が水分を吸収し易い状態となる。一方、土壌と水分の吸着力が強いとｐＦ値は高くなり、植物の根が水分を吸収するためには大きな力を要する。土壌中の隙間に空気が存在せず、全て水で充たされているときの状態がｐＦ値０であり、１００℃の熱乾状態の土壌で、土壌と化合した水しか存在しない状態がｐＦ値７となる。植物が根から吸収できる土壌中の水分は、降雨又は灌水後、通常２４時間後に土壌中に残っている水分（ｐＦ１．７）から、植物が萎れ始める初期萎れ点（ｐＦ３．８）までの水分である。一般の土壌の場合、植物を栽培可能なｐＦ値、いわゆる易効水の範囲はｐＦ値１．７〜２．７である。しかし、本発明者らが実際に植物の栽培を行うと、ｐＦ値が２．３を超える場合、植物の生育性が低下する傾向があることが明らかとなった。そこで、本発明においては、易効水のｐＦ値の上限としてｐＦ値２．３を使用する。植物育成培地１００の上層１のｐＦ値は、ｐＦ値２．３以下の範囲で水分を２４時間以上保持することが好ましい。ｐＦ値２．３以下の範囲の水分を保持できる時間が２４時間を下回る場合は、植物が容易に利用できる水分が少ないため、播種又は挿し木から効率よく発根ができなくなる虞がある。土壌のｐＦ値は、ｐＦメータ（テンシオメーター）を用いて測定することができる。
【００３４】
植物育成培地１００の電気伝導度は、下層２の電気伝導度の値が上層１の電気伝導度の値を上回るように設定されている。植物育成培地１００の上層１の電気伝導度は、１．５ｍＳ／ｃｍ未満であることが好ましい。上層１は植物２０の発根を促すための発根層であるため、最低限の肥料が含まれていればよい。例えば、種子等を上層１に播く場合は、種子自体に栄養成分が含まれているため、肥料を添加する必要がない。一方、挿し木は若干の肥料を必要とするが、上層１の電気伝導度を１．５ｍＳ／ｃｍ以上にすると、植物２０がいわゆる肥料やけを起こす虞がある。植物育成培地１００の下層２の電気伝導度は、１．５ｍＳ／ｃｍ以上１０．０ｍＳ／ｃｍ以下であることが好ましい。下層２の電気伝導度が１．５ｍＳ／ｃｍ未満であると、植物２０に十分な量の肥料を供給することができず、植物２０の成長に悪影響を及ぼす虞がある。一方、下層２の電気伝導度が１０．０ｍＳ／ｃｍを超えても、肥料の添加量に比べて効果が大きく向上せず、経済的にも不利である。また、植物２０が肥料やけを起こす虞もある。植物育成培地１００の上層１及び下層２の電気伝導度を上記範囲に設定することにより、植物２０の幼苗等の初期の成長段階では、植物２０に供給する肥料を少なくし、植物２０が成熟した成体となる後期の成長段階では植物２０の成長に必要な量の肥料を供給することができる。
【００３５】
上述のように、本発明の植物育成培地１００に使用する第一人工土壌粒子５０ａは、保水性が高くなるように調製され、第二人工土壌粒子５０ｂは根が成長するための空間と通気性とを確保しながら、適量の水分及び肥料を植物に供給するように調整されるものである。そこで、このような異なる特性を備えた第一人工土壌粒子５０ａ及び第二人工土壌粒子５０ｂの構成例について、図２を参照しながら説明する。
【００３６】
〔第一人工土壌粒子〕
図２は、二種類の人工土壌粒子５０を模式的に示した説明図である。図２（ａ）の第一人工土壌粒子５０ａは、繊維塊状体１０として構成される。繊維塊状体１０は、複数本の繊維１１を集合させたものである。繊維塊状体１０を構成する繊維１１の間には、空隙１２が形成されている。繊維塊状体１０は、空隙１２に水分を保持することができる。従って、繊維塊状体１０の空隙１２の状態は、繊維塊状体１０の保水性に関係する。空隙１２の状態は、繊維塊状体１０を形成する際の繊維１１の使用量（密度）、繊維１１の種類、太さ、長さ等を変更することにより調整可能である。なお、繊維１１のサイズは、太さが５〜１００μｍのものが好ましく、長さが０．３〜１０ｍｍのものが好ましい。第一人工土壌粒子５０ａとして繊維塊状体１０を使用することにより、植物育成培地１００の上層１の保水性をさらに高めることができ、播種又は挿し木から効率よく発根させることができる。
【００３７】
繊維塊状体１０は、その内部に水分を保持できるように構成するため、繊維１１として親水性の繊維を使用することが好ましい。繊維１１の種類は、天然繊維又は合成繊維が適宜選択される。好ましい親水性の繊維として、例えば、天然繊維では、綿、羊毛、レーヨン、セルロースファイバーが挙げられ、合成繊維では、例えば、ビニロン、ウレタン、ナイロン、アセテートが挙げられる。これらの繊維うち、綿、セルロースファイバー、及びビニロンがより好ましい。繊維１１として、天然繊維と合成繊維とを混繊したものを使用することも可能である。
【００３８】
繊維塊状体１０は、公知の造粒法により形成される。例えば、セルロースファイバーや、綿、又はビニロン等をカーディング装置等で引揃え、３〜１０ｍｍ程度の長さに切断し、切断した繊維１１を転動造粒、流動層造粒、攪拌造粒、圧縮造粒、押出造粒等の方法によって粒状に造粒し、繊維塊状体１０を形成する。造粒の際、繊維１１に樹脂や糊等のバインダーを混合すると、繊維塊状体１０を効率よく形成することができる。バインダーは、有機バインダー又は無機バインダーの何れも使用可能である。有機バインダーは、例えば、ポリオレフィン系バインダー、ポリビニルアルコール系バインダー、ポリウレタン系バインダー、ポリ酢酸ビニル系バインダー等の合成樹脂系バインダー、デンプン、カラギーナン、キサンタンガム、ジェランガム、アルギン酸などの多糖類、膠などの動物性たんぱく質等の天然物系バインダーが挙げられる。無機バインダーは、例えば、水ガラス等のケイ酸系バインダー、リン酸アルミニウム等のリン酸塩系バインダー、ホウ酸アルミニウム等のホウ酸塩系バインダー、セメント等の水硬性バインダーが挙げられる。有機バインダー及び無機バインダーは、二種以上を組み合わせて使用することも可能である。なお、繊維１１として絡み易いもの（例えば、屈曲した繊維）を使用する場合、造粒を行うだけで繊維１１が互いに容易に絡み合うため、この場合は特にバインダーを使用しなくても繊維塊状体１０の形成が可能となる。
【００３９】
繊維塊状体１０を造粒するにあたり、繊維１１として短繊維や、繊維パウダーを使用することも可能である。この場合、短繊維や繊維パウダーを撹拌混合造粒装置で撹拌しながらバインダーとして樹脂エマルジョンを少量ずつ投入して造粒する。これにより、繊維塊状体１０を形成する短繊維や繊維パウダー同士が一部で固定化され、強固な繊維塊状体１０を形成することができる。
【００４０】
繊維塊状体１０の外表部には、被覆層を形成してもよい。被覆層を設けることで、繊維塊状体の急激な乾燥を防止し、水分吸放出特性をコントロールすることができる。被覆層は、水分子が通過可能な超微細孔を有する膜である。あるいは、水分が一方側から浸透して他方側に移動可能な浸透性膜とすることもできる。被覆層は、例えば、以下の方法により繊維塊状体１０の外表部に形成される。先ず、造粒した繊維塊状体を容器に移し、繊維塊状体１０の体積（占有容積）の半分程度の水を加え、繊維塊状体１０の空隙１２に水を浸み込ませる。次に、水を浸み込ませた繊維塊状体１０に、繊維塊状体１０の体積の１／３〜１／２の樹脂エマルジョンを添加する。樹脂エマルジョンには、顔料、香料、殺菌剤、抗菌剤、消臭剤、殺虫剤等の添加物を混合しておくことも可能である。次に、繊維塊状体１０の外表部に樹脂エマルジョンが均一に付着するように転動させながら、繊維塊状体１０の外表部から樹脂エマルジョンを含浸させる。このとき、繊維塊状体１０の中心部には水が浸み込んでいるため、樹脂エマルジョンは繊維塊状体１０の外表部付近で留まる。その後、樹脂エマルジョンが付着した繊維塊状体１０をオーブンで乾燥させ、次いで、樹脂を溶融させ、繊維塊状体１０の外表部付近の繊維１１に樹脂を融着させて被覆層としての樹脂被膜を形成する。これにより、繊維塊状体１０の外表部を被覆層で被覆した第一人工土壌粒子５０ａを作製することができる。
【００４１】
被覆層の材質は、水に不溶性で酸化され難いものが好ましく、例えば、樹脂材料が挙げられる。そのような樹脂材料として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の塩化ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリスチレン等のスチロール系樹脂が挙げられる。これらのうち、ポリエチレンが好ましい。また、樹脂材料に代えて、ポリエチレングリコール、アクリルアミド等の高分子ゲル化剤、アルギン酸塩やカラギーナン等の天然多糖類系ゲル化剤、天然ゴムやシリコーンゴム等のゴム系コーティング剤等を使用することも可能である。
【００４２】
繊維塊状体１０及び被覆層には、イオン交換能を付与することもできる。繊維塊状体及び被覆層の少なくとも何れか一方にイオン交換能を付与することで、挿し木の発根に必要な肥料成分を第一人工土壌粒子５０ａに担持させることができるため、挿し木から効率的に発根を促すことができる。イオン交換能が付与された材料の詳細については、第二人工土壌粒子の項で説明する。
【００４３】
〔第二人工土壌粒子〕
図２（ｂ）の第二人工土壌粒子５０ｂは、複数のフィラー１３が集合して粒状に構成された多孔質体を含む。複数のフィラー１３は、それらが互いに接触していることは必須ではなく、一粒子内でバインダー等を介して一定範囲内の相対的な位置関係を維持していれば、複数のフィラー１３が集合して粒状になったものと考えることができる。
【００４４】
第二人工土壌粒子５０ｂの多孔質体を構成するフィラー１３は、表面から内部にかけて多数の細孔１４を有する。細孔１４は、種々の形態を含む。例えば、フィラー１３が図２（ｂ）に示すゼオライトの場合、当該ゼオライトの結晶構造中に存在する空隙が細孔１４である。また、フィラー１３がハイドロタルサイト（図示せず）の場合、当該ハイドロタルサイトの層構造中に存在する層間が細孔１４である。つまり、本発明において「細孔」とは、フィラー１３の構造中に存在する空隙部、層間部、空間部等を意図し、これらは「孔状」の形態に限定されるものではない。
【００４５】
フィラー１３の細孔1４のサイズは、サブｎｍオーダー乃至サブμｍオーダーとなる。例えば、細孔４のサイズは、０．２〜８００ｎｍ程度に設定可能であるが、フィラー１３が図２（ｂ）に示すゼオライトの場合、ゼオライトの結晶構造中に存在する空隙のサイズ（径）は、０．３〜１．３ｎｍ程度である。フィラー１３がハイドロタルサイトの場合、当該ハイドロタルサイトの層構造中に存在する層間のサイズ（距離）は、０．３〜３．０ｎｍ程度である。この他に、フィラー１３として有機多孔質材料を使用することもでき、その場合の細孔径は、０．１〜０．８μｍ程度となる。フィラー１３の細孔1４のサイズは、測定対象の状態に応じて、ガス吸着法、水銀圧入法、小角Ｘ線散乱法、画像処理法等を用いて、又はこれらの方法を組み合わせて、最適な方法により測定される。
【００４６】
複数のフィラー１３の間には、水分を保持可能なサブμｍオーダー乃至サブｍｍオーダーの連通孔１５が形成されている。連通孔１５の周囲には細孔1４が分散配置されている。連通孔１５には主に水分が保持されるため、第二人工土壌粒子５０ｂに一定の保水性を持たせることができる。連通孔１５のサイズ（フィラー１３間の距離の平均値）は、フィラー１３やバインダーの種類、組成、造粒条件により変化し得るが、サブμｍオーダー乃至サブｍｍオーダーとなる。連通孔１５のサイズは、０．１〜５００μｍ程度に設定可能であるが、フィラー１３が図２（ｂ）に示すゼオライトである場合、連通孔１５のサイズは、０．１〜２０μｍである。連通孔１５のサイズは、測定対象の状態に応じて、ガス吸着法、水銀圧入法、小角Ｘ線散乱法、画像処理法等を用いて、又はこれらの方法を組み合わせて、最適な方法により測定することができる。
【００４７】
フィラー１３は、第二人工土壌粒子５０ｂが十分な保肥力を有するように、細孔１４にイオン交換能が付与された材料を使用することが好ましい。この場合、イオン交換能が付与された材料として、陽イオン交換能が付与された材料、陰イオン交換能が付与された材料、又は両者の混合物を使用することができる。また、イオン交換能を有さない多孔質材料（例えば、高分子発泡体、ガラス発泡体等）を別に用意し、当該多孔質材料の細孔１４に上記のイオン交換能が付与された材料を圧入や含浸等によって導入し、これをフィラー１３として使用することも可能である。陽イオン交換能が付与された材料として、陽イオン交換性鉱物、腐植、及び陽イオン交換樹脂が挙げられる。陰イオン交換能が付与された材料として、陰イオン交換性鉱物、及び陰イオン交換樹脂が挙げられる。
【００４８】
陽イオン交換性鉱物は、例えば、モンモリロナイト、ベントナイト、バイデライト、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト等のスメクタイト系鉱物、雲母系鉱物、バーミキュライト、ゼオライト、腐植等が挙げられる。陽イオン交換樹脂は、例えば、弱酸性陽イオン交換樹脂、強酸性陽イオン交換樹脂が挙げられる。これらのうち、ゼオライト、又はベントナイトが好ましい。陽イオン交換性鉱物及び陽イオン交換樹脂は、二種以上を組み合わせて使用することも可能である。陽イオン交換性鉱物及び陽イオン交換樹脂における陽イオン交換容量は、１０〜７００ｍｅｑ／１００ｇに設定され、好ましくは２０〜７００ｍｅｑ／１００ｇに設定され、より好ましくは３０〜７００ｍｅｑ／１００ｇに設定される。陽イオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｇ未満の場合、十分に養分を取り込むことができず、取り込まれた養分も灌水等により早期に流失する虞がある。一方、陽イオン交換容量が７００ｍｅｑ／１００ｇを超えるように保肥力を過剰に大きくしても、効果は大きく向上せず、経済的ではない。
【００４９】
陰イオン交換性鉱物は、例えば、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、緑青等の主骨格として複水酸化物を有する天然層状複水酸化物、合成ハイドロタルサイト及びハイドロタルサイト様物質、アロフェン、イモゴライト、カオリン等の粘土鉱物が挙げられる。陰イオン交換樹脂は、例えば、弱塩基性陰イオン交換樹脂、強塩基性陰イオン交換樹脂が挙げられる。これらのうち、ハイドロタルサイトが好ましい。陰イオン交換性鉱物及び陰イオン交換樹脂は、二種以上を組み合わせて使用することも可能である。陰イオン交換性鉱物及び陰イオン交換樹脂における陰イオン交換容量は、５〜５００ｍｅｑ／１００ｇに設定され、好ましくは２０〜５００ｍｅｑ／１００ｇに設定され、より好ましくは３０〜５００ｍｅｑ／１００ｇに設定される。陰イオン交換容量が５ｍｅｑ／１００ｇ未満の場合、十分に養分を取り込むことができず、取り込まれた養分も灌水等により早期に流失する虞がある。一方、陰イオン交換容量が５００ｍｅｑ／１００ｇを超えるように保肥力を過剰に大きくしても、効果は大きく向上せず、経済的ではない。
【００５０】
フィラー１３がゼオライトやハイドロタルサイトのような無機天然鉱物である場合、複数のフィラー１３を集合して粒状物（第二人工土壌粒子５０ｂ）を構成するために、高分子ゲル化剤のゲル化反応が好適に利用される。高分子ゲル化剤のゲル化反応として、例えば、アルギン酸塩、アルギン酸プロピレングルコールエステル、ジェランガム、グルコマンナン、ペクチン、又はカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）と多価金属イオンとのゲル化反応、カラギーナン、寒天、キサンタンガム、ローカストビーンガム、タラガムなどの多糖類の二重らせん構造化反応によるゲル化反応が挙げられる。このうち、アルギン酸塩と多価金属イオンとのゲル化反応について説明する。アルギン酸塩の一つである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態の中性塩である。アルギン酸は水に不要であるが、アルギン酸ナトリウムは水溶性である。アルギン酸ナトリウム水溶液を多価金属イオン（例えば、Ｃａイオン）の水溶液中に添加すると、アルギン酸ナトリウムの分子間でイオン架橋が起こりゲル化する。本実施形態の場合、ゲル化反応は、以下の工程により行うことができる。初めに、アルギン酸塩を水に溶解させてアルギン酸塩水溶液を調製し、アルギン酸塩水溶液にフィラー１３を添加し、これを十分攪拌して、アルギン酸塩水溶液中にフィラー１３が分散した混合液を形成する。次に、混合液を多価金属イオン水溶液中に滴下し、混合液に含まれるアルギン酸塩を粒状にゲル化させる。その後、ゲル化した粒子を回収して水洗し、十分に乾燥させる。これにより、アルギン酸塩及び多価金属イオンから形成されるアルギン酸ゲル中にフィラー１３が分散した粒状物としての第二人工土壌粒子５０ｂが得られる。
【００５１】
ゲル化反応に使用可能なアルギン酸塩は、例えば、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が挙げられる。これらのアルギン酸塩は、二種以上を組み合わせて使用することも可能である。アルギン酸塩水溶液の濃度は、０．１〜５重量％とし、好ましくは０．２〜５重量％とし、より好ましくは０．２〜３重量％とする。アルギン酸塩水溶液の濃度が０．１重量％未満の場合、ゲル化反応が起こり難くなり、５重量％を超えると、アルギン酸塩水溶液の粘度が大きくなり過ぎるため、フィラー１３を添加した混合液の攪拌や、混合液を多価金属イオン水溶液中に滴下することが困難になる。
【００５２】
アルギン酸塩水溶液を滴下する多価金属イオン水溶液は、アルギン酸塩と反応してゲル化が起きる２価以上の金属イオン水溶液であればよい。そのような多価金属イオン水溶液の例として、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、塩化コバルト等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、硝酸コバルト等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、乳酸亜鉛等の多価金属の乳酸塩水溶液、硫酸アルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸コバルト等の多価金属の硫酸塩水溶液が挙げられる。これらの多価金属イオン水溶液は、二種以上を組み合わせて使用することも可能である。多価金属イオン水溶液の濃度は、１〜２０重量％とし、好ましくは２〜１５重量％とし、より好ましくは３〜１０重量％とする。多価金属イオン水溶液の濃度が１重量％未満の場合、ゲル化反応が起こり難くなり、２０重量％を超えると、金属塩の溶解に時間が掛かるとともに、過剰の材料を使用することになるため、経済的でない。
【００５３】
第二人工土壌粒子５０ｂを形成するためのフィラー１３の粒状化は、上述のゲル化反応の他、バインダーを用いた造粒法によって行うこともできる。これは、例えば、フィラー１３にバインダーや溶媒等を加えて混合し、混合物を造粒機に導入し、転動造粒、流動層造粒、攪拌造粒、圧縮造粒、押出造粒、破砕造粒、溶融造粒、噴霧造粒等の公知の造粒法により行うことができる。得られた造粒体は、必要に応じて乾燥及び分級が行われ、第二人工土壌粒子５０ｂが完成する。また、フィラー１３にバインダーを加え、さらに必要に応じて溶媒等を加えて混練し、これを乾燥してブロック状にしたものを、乳鉢及び乳棒、ハンマーミル、ロールクラッシャー等の粉砕手段で適宜粉砕して粒状物とすることも可能である。この粒状物は、そのまま第二人工土壌粒子５０ｂとして用いることもできるが、篩にかけて所望のサイズに調整することが好ましい。
【００５４】
バインダーは、有機バインダー又は無機バインダーの何れも使用可能である。有機バインダーは、例えば、ポリオレフィン系バインダー、ポリビニルアルコール系バインダー、ポリウレタン系バインダー、ポリ酢酸ビニル系バインダー等の合成樹脂系バインダー、デンプン、カラギーナン、キサンタンガム、ジェランガム、アルギン酸などの多糖類、膠などの動物性たんぱく質等の天然物系バインダーが挙げられる。無機バインダーは、例えば、水ガラス等のケイ酸系バインダー、リン酸アルミニウム等のリン酸塩系バインダー、ホウ酸アルミニウム等のホウ酸塩系バインダー、セメント等の水硬性バインダーが挙げられる。有機バインダー及び無機バインダーは、二種以上を組み合わせて使用することも可能である。
【００５５】
フィラー１３が有機多孔質材料である場合、第二人工土壌粒子５０ｂの形成は、バインダーを用いた上述のフィラー１３の粒状化法と同様の方法で行ってもよいが、フィラー１３を、当該フィラー１３を構成する有機多孔質材料（高分子材料等）の融点以上の温度に加熱し、複数のフィラー１３の表面同士を熱融着させて粒状化することにより、第二人工土壌粒子５０ｂを形成することも可能である。この場合、バインダーを使用しなくても、複数のフィラー１３が集合した粒状物を得ることができる。そのような有機多孔質材料として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、セルロール等の有機高分子材料を発泡させた有機高分子発泡体、前記有機高分子材料の粉体を加熱溶融して連続気泡構造を形成した有機高分子多孔質体が挙げられる。
【００５６】
なお、図示しないが、第二人工土壌粒子５０ｂの多孔質体の外表部に、第一人工土壌粒子５０ａと同様の被覆層を設けることも可能である。被覆層を設けることにより、第二人工土壌粒子５０ｂの水分吸放出特性をより精密にコントロールすることが可能となる。
【００５７】
また、第二人工土壌粒子５０ｂは、第二人工土壌粒子５０ｂのサイズ、及び吸水性を適宜変更することで、第一人工土壌粒子５０ａとして使用することができる。第二人工土壌粒子５０ｂを第一人工土壌粒子５０ａとして使用する場合、第二人工土壌粒子５０ｂのサイズは、０．１〜１．０ｍｍに調製することが好ましい。これにより、人工土壌粒子５０間に形成される隙間３に水分を効率的に保持することができる。
【００５８】
〔植物育成キット〕
図３は、本発明の植物育成培地１００を用いた植物育成キット２００を例示した斜視図である。本実施形態の植物育成キット２００は、図３に示すように、包装用フィルム等を用いて植物育成培地１００を包装して包装体３０を形成し、当該包装体３０を容器として使用できるように構成している。包装体３０の上部には、種や挿し木を植えることができる挿入口３１が形成され、さらに、当該挿入口３１を塞ぐように開封片３２が剥離可能に接着されている。植物育成キット２００の製造方法としては、例えば、挿入口３１から第二人工土壌粒子５０ｂを添加して包装体３０の下部に敷き詰め、次いで第一人工土壌粒子５０ａを添加して第二人工土壌粒子５０ｂの上に積層した後、挿入口３１に開封片３２を接着する。植物育成キット２００の使用に際しては、開封片３２を包装体３０から剥離して挿入口３１を開口させて、植物育成培地１００の上層１を露出させることにより、播種又は挿し木を容易に行うことができる。植物育成キット２００は、包装フィルムで植物育成培地１００を包装しているため、保存性に優れ、持ち運びも容易なため、植物工場はもちろん、家庭内でも使用することができる。
【００５９】
包装体３０の下部には、排水のための排水孔（図示せず）を設け、当該排水孔を水溶性フィルムで覆うようにしてもよい。植物育成キット２００に灌水を開始すると、水溶性フィルムが溶解するため、挿入口３１から供給した過剰な水が排水孔から効率よく排出し、植物育成キット２００の通気性を確保することができる。また、包装用フィルムは、防水性フィルムを使用することが好ましい。防水性フィルムを用いることにより、挿入口３１から灌水した水が、包装体３０の側面などから外部に漏れだすことを防止することができる。
【実施例】
【００６０】
〔植物育成培地を用いたラディシュの播種による育成試験〕
実施例１〜３として、第一人工土壌粒子を含む上層と、第二人工土壌粒子を含む下層とから構成される植物育成培地にラディシュを播種し、ラディシュの成長を評価した。人工土壌粒子の特性については、以下の（１）〜（６）に示す方法により評価した。ラディシュの育成試験は、種子からの発芽の有無、及び結実の有無により評価した。
【００６１】
（１）人工土壌粒子のサイズ
人工土壌粒子又は人工土壌団粒体を篩によって予め所定のサイズに分級し、分級したものについて画像処理を用いた測定法でサイズを測定し、これを試料として使用した。
人工土壌粒子のサイズは、光学顕微鏡観察及び画像処理法を用いて測定した。先ず、測定対象の人工土壌粒子をスケールとともに顕微鏡で観察し、その顕微鏡画像を画像処理ソフト（二次元画像解析処理ソフトウェア「ＷｉｎＲＯＯＦ」、三谷商事株式会社製）を使用して取得した。画像から１００個の人工土壌粒子を選択し、人工土壌粒子の輪郭をトレースし、トレースした図形の周長から、相当円の直径を算出した。人工土壌粒子から求めた相当円の直径（１００個）の平均を平均サイズ（単位：ピクセル）とした。そして、平均サイズを顕微鏡画像中のスケールと比較し、単位長さ（μｍオーダー乃至ｍｍオーダー）に変換して、人工土壌粒子のサイズを算出した。
【００６２】
（２）保水量
クロマト管に試験対象の植物育成培地を充填し、植物育成培地の全てが水没するように水を注入して１時間静置後、クロマト管の下部より水を抜き、３分間クロマト管から落水しなくなったときの重量を測定した。これを、予め測定しておいた試験対象の植物育成培地の重量を差し引くことにより保水量を算出した。
【００６３】
（３）粗間隙率
植物育成培地を水道水に２４時間浸漬して飽和含水状態にし、さらに１時間静置した。植物育成培地の重力水を流下させた後、植物育成培地の形状を出来るだけ維持しながら１００ｍｌ試料用円筒に採取し、デジタル実容積測定装置（ＤＩＫ−１１５０、大起理化工業株式会社製）にセットして粗間隙率を測定した。
【００６４】
（４）保肥量
メスシリンダーを用いて人工土壌粒子を５０ｃｃ秤量して、クロマト管に充填した。次いで、１００ｃｃの蒸留水をクロマト管の上部からゆっくりと注水し、水が流下した後、再度１００ｃｃの水を注水した。この注水操作を１００回繰り返した。その後、１００ｃｃの１％クエン酸溶液をクロマト管の上部からゆっくりと注水して、人工土壌粒子内に吸着している吸着イオンを抽出した。抽出液を３Ｃろ紙でろ過し、ろ液中の抽出イオンの量を測定した。このクエン酸を用いる抽出操作を１００回繰返し、吸着イオンの総抽出量を算出した。
【００６５】
（５）電気伝導度
容量２００ｍｌのポリエチレン製容器を使用し、容器の底面には排水用の穴を開けて、底に水が溜まらないようにした。当該容器に人工土壌粒子２００ｍｌ添加し、容器の上部から水１００ｍｌを注水して、底面の排水用の穴から排出される水を２００ｍｌのポリエチレン製容器に採取した。採取した水を３Ｃろ紙でろ過し、ろ液を電気伝導度計（ＤＳ−７１、株式会社堀場製作所製）で測定した。
【００６６】
（６）ｐＦ値２．３以下の水分の保持時間
容量５００ｍｌのポリエチレン製容器を使用し、容器の底面に排水用の穴を開けて、容器の底に水が溜まらないようにした。当該容器に砂（粒径２〜５ｍｍ）を１００ｍｌ添加し、その上に飽和含水状態にした人工土壌粒子４００ｍｌ添加した。１時間放置後、容器の排水用の穴にｐＦメーター（ＤＩＫ−８３４３、大起理化工業株式会社製）を差し込んで固定し、ｐＦ値の経時変化の推移を測定した。
【００６７】
〔実施例１〕
植物育成培地の容器には、容量３００ｍｌのポリエチレン製容器を使用し、容器の底面に排水用の穴を開けて、容器の底に水が溜まらないようにした。実施例１の植物育成培地は、当該容器に第二人工土壌粒子２００ｍｌを添加して下層とし、その上に第一人工土壌粒子１００ｍｌを添加して上層とした。ラディッシュの種を上層表面に播種して上面灌水（１回／日）を行った。第一人工土壌粒子及び第二人工土壌粒子は、以下の方法で作製した。
【００６８】
〔第一人工土壌粒子の作製〕
見かけの容積で１０００ｃｃのビニロン短繊維（長さ０．５ｍｍ、繊維径２０μｍ  株式会社クラレ製）を撹拌混合造粒装置（有限会社Ｇ−Ｌａｂｏ製）で撹拌、転動させながらポリエチレンエマルジョン（セポルジョン（登録商標）Ｇ３１５、住友精化株式会社製、濃度４０重量％）を約１０倍に希釈したものを加えて造粒し、内部にポリエチレンエマルジョンを含浸させた粒子状の繊維塊状体を形成した。次いで、同じポリエチレンエマルジョンを体積の１／２となるように加えて外表部にエマルジョンが均一に付着するように転がしながら含浸させた。エマルジョンが含浸した繊維塊状体をオーブンで６０℃で乾燥した後、１００℃でエマルジョン中のポリエチレンを溶融させて繊維に融着させることによりビニロン短繊維同士を固定化し、第一人工土壌粒子を得た。この第一人工土壌粒子のサイズは１．０〜２．０ｍｍの範囲となるように調製した。第一人工土壌粒子の特性の評価値を以下に示す。
保水量：第二人工土壌粒子１００ｃｃ当たり４０ｃｃ
ｐＦ値２．３以下の水分の保持時間：４８時間
【００６９】
〔第二人工土壌粒子の作製〕
フィラーとしてゼオライト及びハイドロタルサイトを使用し、アルギン酸塩としてアルギン酸ナトリウムを使用し、多価金属イオン水溶液として５％塩化カルシウム水溶液を使用した。和光純薬工業株式会社製の試薬アルギン酸ナトリウムを水に溶解させて濃度０．５％の水溶液を調製し、アルギン酸ナトリウム０．５％水溶液１００重量部に株式会社エコウエル製の人工ゼオライト「琉球ライト６００」１０重量部、及び和光純薬工業株式会社製の試薬ハイドロタルサイト１０重量部を添加して混合した。混合液を５％塩化カルシウム水溶液中に１滴／秒の速度で滴下した。滴下した液滴が粒子状にゲル化した後、粒子状ゲルを回収して十分に水洗し、５５℃に設定した乾燥機で２４時間乾燥させた。この人工土壌粒子のサイズは２．０〜４．０ｍｍの範囲となるように調製した。肥料成分である水溶性リン酸肥料、水溶性カリウム肥料、水溶性硝酸肥料の溶液に浸漬して、フィラーに坦持させた。第二人工土壌粒子の特性の評価値を以下に示す。
保水量：第二人工土壌粒子１００ｃｃ当たり３０ｃｃ
粗間隙率：４０％
保肥量：第二人工土壌粒子１Ｌ当たり３２０ｍｇ（肥料総量）
電気伝導度（ＥＣ）：２．０〜５．０ｍＳ／ｃｍ
【００７０】
〔実施例２〕
実施例２の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、第二人工土壌粒子２００ｍｌを添加して下層とし、その上に第一人工土壌粒子１００ｍｌを添加して上層とした。ラディッシュの種を上層表面に播種して上面灌水（１回／日）を行った。第一人工土壌粒子は、以下の方法で作製した。第二人工土壌粒子は、実施例１と同じ第二人工土壌粒子を使用した。
【００７１】
〔第一人工土壌粒子の作製〕
セルロースファイバー（アボセルＢ８００、昭和化学工業株式会社製）をカーディング装置で引きそろえ、３〜１０ｍｍ程度の長さに切断して、回転する２枚の板の間に入れて転がさせながら、ポリエチレンエマルジョン（セポルジョン（登録商標）Ｇ３１５、住友精化株式会社製、濃度４０重量％）を約１０倍に希釈したものを加えて造粒し、内部にポリエチレンエマルジョンを含浸させた粒子状の繊維塊状体を形成した。次いで、同じポリエチレンエマルジョンを体積の１／２となるように加えて外表部にエマルジョンが均一に付着するように転がしながら含浸させた。エマルジョンが含浸した繊維塊状体をオーブンで６０℃で乾燥した後、１００℃でエマルジョン中のポリエチレンを溶融させて繊維に融着させることにより、セルロースファイバー同士を固定化し、第一人工土壌粒子を得た。この第一人工土壌粒子のサイズは０．１〜２．０ｍｍの範囲となるように調製した。第一人工土壌粒子の特性の評価値を以下に示す。
保水量：第二人工土壌粒子１００ｃｃ当たり４０ｃｃ
ｐＦ値２．３以下の水分の保持時間：３６時間
【００７２】
〔実施例３〕
実施例３の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、第二人工土壌粒子２００ｍｌを添加して下層とし、その上に第一人工土壌粒子１００ｍｌを添加して上層とした。ラディッシュの種を上層表面に播種して上面灌水（１回／日）を行った。第一人工土壌粒子は、以下の方法で作製した。第二人工土壌粒子は、実施例１と同じ第二人工土壌粒子を使用した。
【００７３】
〔第一人工土壌粒子の作製〕
フィラーとしてタルクを使用し、アルギン酸塩としてアルギン酸ナトリウムを使用し、多価金属イオン水溶液として５％塩化カルシウム水溶液を使用した。和光純薬工業株式会社製の試薬アルギン酸ナトリウムを水に溶解させて濃度０．５％の水溶液を調製し、アルギン酸ナトリウム０．５％水溶液１００重量部にタルク（ＳＷ、日本タルク株式会社製）１０重量部を添加して混合した。混合液を５％塩化カルシウム水溶液中に１滴／秒の速度で滴下した。滴下した液滴が粒子状にゲル化した後、粒子状ゲルを回収して十分に水洗し、５５℃に設定した乾燥機で２４時間乾燥させた。この人工土壌粒子のサイズは０．５〜１．０ｍｍの範囲となるように調製した。第一人工土壌粒子の特性の評価値を以下に示す。
保水量：第一人工土壌粒子１００ｃｃ当たり４０ｃｃ
ｐＦ値２．３以下の水分の保持時間：３６時間
【００７４】
〔比較例１〕
比較例１の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、同じ種類の人工土壌粒子を３００ｍｌ添加して植物育成培地とした。ラディッシュの種を植物育成培地の表面に播種して上面灌水（１回／日）を行った。比較例１の人工土壌粒子は、実施例１と同じ第二人工土壌粒子を使用した。
【００７５】
＜試験結果＞
実施例１〜３、及び比較例１によるラディシュの育成試験の結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】
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【００７７】
実施例１〜３の植物育成培地では、播種したラディシュは、播種後、３日目に発芽し、２５日目には、結実して収穫することができた。これに対して、比較例１では、植物育成培地上面の保水性が低いため、発芽が認められなかった。
【００７８】
〔植物育成培地を用いたシュガーパインの挿し木による育成試験〕
実施例４〜６として、第一人工土壌粒子を含む上層と、第二人工土壌粒子を含む下層とから構成される植物育成培地にシュガーパインを挿し木し、シュガーパインの成長を評価した。実施例７及び８として、下層にさらに２つの異なる人工土壌粒子を使用して二層（中層、最下層）としたものを用いた。人工土壌粒子の特性については、「植物育成培地を用いたラディシュの播種による育成試験」の項で述べた（１）〜（６）に示す方法により評価した。シュガーパインの挿し木による育成試験は、挿し木からの発根の有無、及び成体への成長の有無により評価した。
【００７９】
〔実施例４〕
実施例４の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、第二人工土壌粒子２００ｍｌを添加して下層とし、その上に第一人工土壌粒子１００ｍｌを添加して上層とした。シュガーパインの挿し木を上層表面に挿して上面灌水（１回／２日）を行った。第一人工土壌粒子は、以下の方法で作製した。第二人工土壌粒子は、実施例１と同じ第二人工土壌粒子を使用した。
【００８０】
〔第一人工土壌粒子の作製〕
フィラーとしてゼオライト及びハイドロタルサイトを使用し、アルギン酸塩としてアルギン酸ナトリウムを使用し、多価金属イオン水溶液として５％塩化カルシウム水溶液を使用した。和光純薬工業株式会社製の試薬アルギン酸ナトリウムを水に溶解させて濃度０．５％の水溶液を調製し、アルギン酸ナトリウム０．５％水溶液１００重量部に株式会社エコウエル製の人工ゼオライト「琉球ライト６００」１０重量部、及び和光純薬工業株式会社製の試薬ハイドロタルサイト１０重量部を添加して混合した。混合液を５％塩化カルシウム水溶液中に１滴／秒の速度で滴下した。滴下した液滴が粒子状にゲル化した後、粒子状ゲルを回収して十分に水洗し、５５℃に設定した乾燥機で２４時間乾燥させた。この人工土壌粒子のサイズは０．１〜１．０ｍｍの範囲となるように調製した。第一人工土壌粒子を、肥料成分である水溶性リン酸肥料、水溶性カリウム肥料、水溶性硝酸肥料の溶液に浸漬して、低濃度の肥料をフィラーに坦持させた。第一人工土壌粒子の特性の評価値を以下に示す。
保水量：第二人工土壌粒子１００ｃｃ当たり４０ｃｃ
ｐＦ値２．３以下の水分の保持時間：３６時間
電気伝導度（ＥＣ）：１．４ｍＳ／ｃｍ
【００８１】
〔実施例５〕
実施例５の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、第二人工土壌粒子２００ｍｌを添加して下層とし、その上に第一人工土壌粒子１００ｍｌを添加して上層とした。シュガーパインの挿し木を上層表面に挿して上面灌水（１回／２日）を行った。第一人工土壌粒子は、実施例１の第一人工土壌粒子（ビニロン短繊維）と、実施例４の第一人工土壌粒子と、を等量混同したものを使用した。第二人工土壌粒子は、実施例１と同じ第二人工土壌粒子を使用した。
【００８２】
〔実施例６〕
実施例６の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、第二人工土壌粒子２００ｍｌを添加して下層とし、その上に第一人工土壌粒子１００ｍｌを添加して上層とした。シュガーパインの挿し木を上層表面に挿して上面灌水（１回／２日）を行った。第一人工土壌粒子は、以下の方法で作製した。第二人工土壌粒子は、実施例１と同じ第二人工土壌粒子を使用した。
【００８３】
〔第一人工土壌粒子の作製〕
見かけの容積で１０００ｃｃのビニロン短繊維（長さ０．５ｍｍ、繊維径２０μｍ  株式会社クラレ製）に、ゼオライト及びハイドロタルサイトを夫々５０ｇ添加して、撹拌混合造粒装置（有限会社Ｇ−Ｌａｂｏ製）で撹拌、転動させながら、ポリエチレンエマルジョン（セポルジョン（登録商標）Ｇ３１５、住友精化株式会社製、濃度４０重量％）を約１０倍に希釈したものを加えて造粒し、内部にポリエチレンエマルジョンを含浸させた粒子状の繊維塊状体を形成した。エマルジョンが含浸した繊維塊状体を６０℃のオーブンで乾燥させた後、１００℃でエマルジョン中のポリエチレンを溶融させて繊維に融着させることによりビニロン短繊維同士を固定化し、第一人工土壌粒子を得た。この第一人工土壌粒子のサイズは１．０〜２．０ｍｍの範囲となるように調製した。第一人工土壌粒子を、肥料成分である水溶性リン酸肥料、水溶性カリウム肥料、水溶性硝酸肥料の溶液に浸漬して、低濃度の肥料をフィラーに坦持させた。第一人工土壌粒子の特性の評価値を以下に示す。
保水量：第一人工土壌粒子１００ｃｃ当たり４０ｃｃ
ｐＦ値２．３以下の水分の保持時間：４８時間
電気伝導度（ＥＣ）：１．２ｍＳ／ｃｍ
【００８４】
〔実施例７〕
実施例７の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、第二人工土壌粒子１００ｍｌを添加して最下層とし、その上に第二人工土壌粒子のサイズを変更した人工土壌粒子１００ｍｌを添加して中層とし、さらにその上に第一人工土壌粒子１００ｍｌを添加して上層とした。シュガーパインの挿し木を上層表面に挿して上面灌水（１回／２日）を行った。第一人工土壌粒子は、実施例６と同じ第一人工土壌粒子を使用した。第二人工土壌粒子は、実施例１と同じ方法で作製し、最下層の第二人工土壌粒子のサイズを４．０〜６．０ｍｍの範囲、中層の第二人工土壌粒子のサイズを２．０〜４．０ｍｍの範囲となるように調製した。
【００８５】
〔実施例８〕
実施例８の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、第二人工土壌粒子１００ｍｌを添加して最下層とし、その上に第二人工土壌粒子のサイズを変更した人工土壌粒子１００ｍｌを添加して中層とし、さらにその上に第一人工土壌粒子１００ｍｌを添加して上層とした。シュガーパインの挿し木を上層表面に挿して上面灌水（１回／日）を行った。第一人工土壌粒子は、実施例４と同じ第一人工土壌粒子を使用した。第二人工土壌粒子は、実施例１の第二人工土壌粒子と同じ方法で作製し、最下層の第二人工土壌粒子のサイズを４．０〜６．０ｍｍの範囲、中層の第二人工土壌粒子のサイズを２．０〜４．０ｍｍの範囲となるように調製した。
【００８６】
〔比較例２〕
比較例２の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、第二人工土壌粒子２００ｍｌを添加して下層とし、その上に第一人工土壌粒子１００ｍｌを添加して上層とした。シュガーパインの挿し木を上層表面に挿して上面灌水（１回／２日）を行った。第一人工土壌粒子は、実施例４の第一人工土壌粒子と同じ方法で作製し、第一人工土壌粒子のサイズを４．０〜６．０ｍｍの範囲となるように調製した。第二人工土壌粒子は、実施例１と同じ第二人工土壌粒子を使用した。
【００８７】
〔比較例３〕
比較例３の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、第二人工土壌粒子２００ｍｌを添加して下層とし、その上に第一人工土壌粒子１００ｍｌを添加して上層とした。シュガーパインの挿し木を上層表面に挿して上面灌水（１回／２日）を行った。第一人工土壌粒子は、実施例４と同じ第一人工土壌粒子を使用した。第二人工土壌粒子は、実施例１の第二人工土壌粒子と同じ方法で作製し、第二人工土壌粒子のサイズを０．１〜０．５ｍｍの範囲となるように調製した。第二人工土壌粒子の特性の評価値を以下に示す。
保水量：第二人工土壌粒子１００ｃｃ当たり４５ｃｃ
ｐＦ値２．３以下の水分の保持時間：６０時間
保肥量：第二人工土壌粒子１Ｌ当たり３２０ｍｇ（肥料総量）
電気伝導度（ＥＣ）：１．２ｍＳ／ｃｍ
【００８８】
〔比較例４〕
比較例４の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、第二人工土壌粒子２００ｍｌを添加して下層とし、その上に第一人工土壌粒子１００ｍｌを添加して上層とした。シュガーパインの挿し木を上層表面に挿して上面灌水（１回／２日）を行った。第一人工土壌粒子は、実施例４の第一人工土壌粒子と同じ方法で作製し、電気伝導度（ＥＣ）を２．０〜３．０ｍＳ／ｃｍとなるように調製した。第二人工土壌粒子は、実施例１と同じ第二人工土壌粒子を使用した。
【００８９】
〔比較例５〕
比較例５の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、同じ種類の人工土壌粒子を３００ｍｌ添加して植物育成培地とした。シュガーパインの挿し木を植物育成培地の表面に挿して上面灌水（１回／２日）を行った。人工土壌粒子は、実施例２と同じ第一人工土壌粒子を使用した。
【００９０】
〔比較例６〕
比較例６の植物育成培地は、実施例１と同じ容器に、同じ種類の人工土壌粒子を３００ｍｌ添加して植物育成培地とした。シュガーパインの挿し木を上層表面に挿して上面灌水（１回／２日）を行った。人工土壌粒子は、実施例１の第二人工土壌粒子と同じ方法で作製し、電気伝導度を４．０〜５．０ｍＳ／ｃｍの範囲、サイズを０．５〜１．０ｍｍの範囲となるように調製した。
【００９１】
＜試験結果＞
実施例４〜８、及び比較例２〜６によるシュガーパインの育成試験の結果を表２に示す。
【００９２】
【表２】
2015084654.tif 000004
【００９３】
実施例４〜８の植物育成培地では、挿し木したシュガーパインは、挿し木後、１０日目に発根し、順調に成長して、成熟した成体となった。これに対して、比較例２では、発芽することなく、最終的に枯死した。比較例３は、上面灌水により発根したが、植物育成培地の下層の人工土壌粒子のサイズが小さいため、培地の通気性が悪く、根腐れが生じて枯死した。比較例４及び比較例６は、上層の電気伝導度が高いため、挿し木が肥料やけを起こして枯死した。比較例５は、上面灌水により発根したが、成熟した成体となるまで生育することはできなかった。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明の人工土壌粒子及び植物育成培地は、植物工場等で行われる植物の栽培に利用可能であるが、その他の用途として、施設園芸用土壌培地、緑化用土壌培地、成型土壌培地、土壌改良剤等にも利用可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１                            上層
２                            下層
１０                          繊維塊状体
１１                          繊維
１３                          フィラー
１４                          細孔
５０                          人工土壌粒子
５０ａ                        第一人工土壌粒子
５０ｂ（５０ｂ１，５０ｂ２）  第二人工土壌粒子
１００                        植物育成培地
２００                        植物育成キット
【図１】
2015084654.tif 000005
【図２】
2015084654.tif 000006
【図３】
2015084654.tif 000007