(57)【要約】　　　（修正有）【課題】低コストで管理が容易な、しかも殺菌効果の高い循環式養液栽培方法の確立と、当該方法を使用した殺菌装置を提供する。【解決手段】下記一般式〔１〕Ｍ１ａＡｂＭ２ｃ（ＰＯ４）ｄ・ｎＨ２Ｏ　　〔１〕（式〔１〕中のＭ１は銀、銅から選ばれる少なくとも１種のｋ価（ｋは正の整数）の金属イオンであり、Ａはアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオンおよび水素イオンから選ばれる少なくとも１種のｍ価（ｍは正の整数）のイオンであり、Ｍ２は４価金属イオンであり、ｎは０≦ｎ≦６を満たす数であり、ａおよびｂはいずれもｋａ＋ｍｂ＝１またはｋａ＋ｍｂ＝２を満たす正数であり、ｃおよびｄはｋａ＋ｍｂ＝１の時、ｃ＝２、ｄ＝３であり、ｋａ＋ｍｂ＝２の時ｃ＝１，ｄ＝２である。）で表される化合物や銀ゼオライトなどの銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる粒状抗菌剤を養液に接触させる。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる化合物を含有する粒状抗菌剤を用いることを特徴とする養液栽培用抗菌剤。
【請求項２】
銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる化合物が下記一般式〔１〕で表されるものであることを特徴とする請求項１記載の養液栽培用粒状抗菌剤。
Ｍ１ａＡｂＭ２ｃ（ＰＯ４）ｄ・ｎＨ２Ｏ　　〔１〕
（式〔１〕中のＭ１は銀、銅から選ばれる少なくとも１種のｋ価（ｋは正の整数）の金属イオンであり、Ａはアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオンおよび水素イオンから選ばれる少なくとも１種のｍ価（ｍは正の整数）のイオンであり、Ｍ２は４価金属イオンであり、ｎは０≦ｎ≦６を満たす数であり、ａおよびｂはいずれもｋａ＋ｍｂ＝１またはｋａ＋ｍｂ＝２を満たす正数であり、ｃおよびｄはｋａ＋ｍｂ＝１の時、ｃ＝２およびｄ＝３であり、ｋａ＋ｍｂ＝２の時、ｃ＝１およびｄ＝２である。）
【請求項３】
一般式〔１〕で表される化合物を粒状セラミックおよび／または粒状シリカゲルに担持させたものを含有する粒状抗菌剤を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の養液栽培用抗菌剤。
【請求項４】
請求項１から請求項３にそれぞれ記載の養液栽培用抗菌剤を用いることを特徴とする循環式養液栽培方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３にそれぞれ記載の養液栽培用抗菌剤を循環式養液栽培装置内に少なくとも一ヶ所以上に備えることを特徴とする循環式養液栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物の循環式養液栽培に関し、当該養液の殺菌に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
植物の養液栽培は、土壌を使用せずに植物に必要な栄養成分を含む水溶液、すなわち養液を用いて作物を栽培する方法である。土壌栽培に比較して、成育が早い、収穫量が高い、作物のバラツキが少ないといった利点がある。これまでの養液栽培は一度使用した養液をそのまま排出する所謂かけ流しという方法が主流であったが、排養液中に含まれる硝酸性窒素などの栄養分による河川や湖沼の富栄養化の問題から、養液を循環使用する循環式養液栽培への変更が求められている。
【０００３】
循環式養液栽培は、土壌伝染性の病害による汚染の機会は少ないが、その反面、土壌とは異なり、病原菌に対する拮抗菌も存在しないため、栽培ベッドや培養液循環系に一旦病原菌が混入すると、養液の循環とともに被害は非常に大きいものとなる。
【０００４】
一般に、養液中の病原菌は胞子、菌糸、遊走子の形で液中を伝播し、栽培中の植物の根から侵入し、根腐れ病などを引き起こす。特に、ピシウム菌、リゾクトニア菌、フザリウム菌などによる立ち枯れ病、萎凋病などは、ほとんどの作物が被害の対象となる。
そこで、養液の殺菌が求められ、農薬、紫外線、オゾン、加熱、ろ過、殺菌金属イオンなどによる殺菌や除菌が検討されている。
【０００５】
養液の殺菌に農薬を使用すると、残留農薬による人体に対する影響が懸念されるため好ましくない。また養液の殺菌に紫外線だけでは十分な効果が得られ難く、オゾンの場合は、オゾン発生装置などの維持管理が煩雑で、装置が高価であるなどの問題がある。養液の加熱による殺菌は、大量の養液を処理しなければならないため、コストと時間がかかる問題がある。養液の砂ろ過による方法は、ろ過機に住み着く拮抗微生物により発病が抑制されると考えられているが，これは制御したものではないため、方法が確立されていない。
【０００６】
新しい殺菌方法として銀イオンなどを添加する下記のような方法も提案されている。
抗菌性能をもつイオンを溶出する銀、銅、亜鉛およびそれらの金属の化合物の少なくとも１つを抗菌イオン源とし、この抗菌イオン源を吸着担持する炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、セラミックス材からなる担持体と、単結晶テトラポット状の三次元構造の酸化亜鉛ウイスカの三者を主体として配合した抗菌・防錆兼用剤を設置または混入した水耕栽培装置が報告されている（例えば、特許文献１参照。）。
塩化錫などで処理した繊維品またはポリウレタンフォームを硝酸銀水溶液に浸漬して得た抗かび性および抗菌性付与材料を用いる水耕栽培における抗かび性および抗菌性付与材料が報告されている（例えば、特許文献２参照。）。
銀添着活性炭を用いる循環式養液栽培装置用の殺菌装置が報告されている（例えば、特許文献３参照。）。
銀ゼオライトを用いた養液栽培におけるピシウム根腐病の防除効果が報告されている（例えば、非特許文献１参照。）。
これらは効果が認められるものの、抗菌イオンの担持体を頻繁に交換する必要があり、管理が煩雑である。
【０００７】
○先行文献
【特許文献１】
特開平５−０９５７３９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平７−２０３７８７号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開平９−３１３０５５号公報（特許請求の範囲）
【非特許文献１】
草刈　眞一，外５名，「銀ゼオライトによる養液栽培におけるＰｙｔｈｉｕｍ根腐病の防除効果」，日本防菌防黴学会第２９回年次大会，２００２年５月３０日，Ｂ−２５
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低コストで管理が容易な、しかも殺菌効果の高い循環式養液栽培に用いる抗菌剤に関する。当該抗菌剤を用いた循環式養液栽培方法の確立と、当該方法を使用した殺菌装置を提供することを課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる粒状抗菌剤を養液に接触させることにより上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。なお、当該粒状抗菌剤は、銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる化合物を含有するものであり、当該化合物は下記一般式〔１〕で表される化合物や銀ゼオライトなどを挙げることができる。
Ｍ１ａＡｂＭ２ｃ（ＰＯ４）ｄ・ｎＨ２Ｏ　　〔１〕
式〔１〕中のＭ１は銀、銅から選ばれる少なくとも１種のｋ価（ｋは正の整数）の金属イオンであり、Ａはアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオンおよび水素イオンから選ばれる少なくとも１種のｍ価（ｍは正の整数）のイオンであり、Ｍ２は４価金属イオンであり、ｎは０≦ｎ≦６を満たす数であり、ａおよびｂはいずれもｋａ＋ｍｂ＝１またはｋａ＋ｍｂ＝２を満たす正数であり、ｃおよびｄはｋａ＋ｍｂ＝１の時、ｃ＝２、ｄ＝３であり、ｋａ＋ｍｂ＝２の時ｃ＝１およびｄ＝２である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
○粒状抗菌剤
本発明に用いる養液栽培用抗菌剤は、銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる化合物を含有する粒状抗菌剤であればいずれのものも用いることができる。当該化合物としては、上記一般式〔１〕で表されるもの、銀ゼオライト、銀を付着させた活性炭、チタン酸カリウムやリン酸カルシウムなどに銀を担持させたものなどが挙げられる。こられのうち、上記一般式〔１〕で表されるものが特に好ましく使用できる。
【００１２】
一般式〔１〕で示される化合物は、層状構造または空間群Ｒ３　Ｃに属する３次元編目状構造を有する結晶性化合物またはアモルファスである。本発明では、物性変化が少ないことから３次元網目状構造を有する結晶性化合物が好ましい。一般式〔１〕におけるＭ１は、抗菌性および防藻性を示す金属として知られたものであり、これらの中で銀は、安全性の他、抗菌性および防藻性が高いので特に有効である。
【００１３】
一般式〔１〕におけるＡは、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオンまたは水素イオンから選ばれる少なくとも１種のイオンであり、好ましい具体例には、リチウム、ナトリウムおよびカリウムなどのアルカリ金属イオン、マグネシウムまたはカルシウムなどのアルカリ土類金属イオンまたは水素イオンがあり、これらの中では、化合物の安定性および安価に入手できる点からカリウム、ナトリウムおよび水素イオンが好ましいイオンである。
【００１４】
一般式〔１〕におけるＭ２は、４価金属イオンであり、好ましい具体例には、ジルコニウム、チタンまたは錫があり、化合物の安全性を考慮すると、ジルコニウムおよびチタンは、特に好ましい４価金属イオンである。
【００１５】
一般式〔１〕の好ましい具体例として、以下のものがある。
Ａｇ０．０１Ｎａ１．９９Ｚｒ（ＰＯ４）２
Ａｇ０．１（ＮＨ４）１．９Ｔｉ（ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏ
Ａｇ０．００５Ｌｉ０．９９５Ｚｒ２（ＰＯ４）３
Ａｇ０．０１（ＮＨ４）０．９９Ｚｒ２（ＰＯ４）３
Ａｇ０．０５Ｎａ０．９５Ｚｒ２（ＰＯ４）３
Ａｇ０．２Ｋ０．８Ｔｉ２（ＰＯ４）３
Ａｇ０．１Ｈ０．９Ｚｒ２（ＰＯ４）３
Ａｇ０．４Ｈ０．１５Ｎａ０．４５Ｚｒ２（ＰＯ４）３
Ａｇ０．６Ｈ０．１Ｎａ０．０Ｚｒ２（ＰＯ４）３
【００１６】
本発明における抗菌剤は、抗菌性金属イオンをリン酸塩系化合物に担持させたものが例示でき、リン酸塩系化合物を合成する方法には、焼成法、湿式法および水熱法などがあり、例えば以下のようにして容易に得ることができる。
【００１７】
炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）または炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）などのアルカリ金属を含有する化合物、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）などのジルコニウムを含有する化合物およびリン酸二水素アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）などのリン酸基を含有する化合物を、モル比で約１：４：６となるように混合し、これを１１００〜１４００℃で焼成することにより、一般式〔２〕で示される化合物を得る。
Ａ’ｘＺｒ２（ＰＯ４）３　　　〔２〕
式〔２〕中のＡ’はアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンまたはアンモニウムイオンから選ばれる少なくとも１種の金属イオンであり、ｘはＡ’が１価であるときは１であり、Ａが２価であるときは１／２である。
これを、室温〜１００℃において、適当な濃度で銀イオンおよび／または銅イオンを含有する水溶液中に浸漬することにより、一般式〔１〕で示される化合物を得る。
【００１８】
銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる化合物は、多くが粉末状で得られるため、粒状化する必要がある。粒状抗菌剤の作りかたは特に限定されず、当該化合物を、粒状セラミックなどの表面に担持させる方法、バインダーなどを用いて粒状品に成形する方法、これらを組合わせて成形することなどが挙げられる。
【００１９】
ここで粒状セラミックとは、天然あるいは人工的に作製された無機質固体材料、および粒状のガラスを指す。すなわち、世間一般で言われているセラミックス、窯業製品、ガラス、砂、小石などを指す。例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ガラスのビーズ、あるいはボールなどが挙げられる。形状は球状、円柱状、円盤状、立方体状、直方体状、さらには、不定形状のものなど特に限定されない。
【００２０】
一般式〔１〕で示される化合物を、粒状セラミックなどの表面に担持させる方法として、焼成により粒状セラミックと抗菌剤を結合させる能力を有するガラス質粉末、粘土、シリカゾルやアルミナゾルのようなゾル物質、水ガラスなどの結合剤と混合し、ついで粒状セラミックを加えてさらに混合撹拌し、粒状セラミックの表面に抗菌剤と結合剤を付着させ、さらに加熱することで粒状セラミック表面に担持させればよい。
【００２１】
また、結合剤として、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸エステル、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエステルなどを用いて、粒状セラミック表面に付着させた後、熱可塑性樹脂であれば軟化点以上に加熱することにより、熱硬化性樹脂であれば硬化温度温度以上に加熱することにより、ＵＶ硬化樹脂であればＵＶ照射により硬化させることで、粒状セラミック表面に担持させればよい。
【００２２】
粒状化の別の方法として、担持体を用いず、成形用バインダーを用いて粒状化させる方法もある。例えば、シリカゲルを用いる方法がある。シリカゲルは、物理的強度は粒状セラミックなどに担持させたものより低いものの、非常にポーラスな材料であるため、一般式〔１〕で示され化合物と養液との接触効率が高く、殺菌効果も高い利点がある。
【００２３】
用いるシリカゲルについては特に限定がない。一般に言われるＡ型、Ｂ型、ＩＤ型などいずれでもよい。シリカゲルへの担持方法として、通常シリカゲルに無機化合物を担持する方法はいずれも適用することができる。例えば、ケイ酸ソーダ水溶液に一般式〔１〕で示され化合物を添加した後、硫酸または塩酸を添加してケイ酸コロイド溶液を調製し、これを水中に滴下することにより粒状品が得られる。得られた粒状品は、水を多量に含んだいわゆるハイドロゲルである。これをそのまま用いることも出来るが、耐水性を向上させるためには、これを１００〜３００℃程度で乾燥させたほうが好ましい。ケイ酸ソーダ水溶液ではなく、硫酸または塩酸に一般式〔１〕で示され化合物を添加しておき、ケイ酸ソーダ水溶液を添加して粒状品を得ることもできる。さらにケイ酸コロイド溶液が生成した直後に一般式〔１〕で示され化合物を添加しても良い。
【００２４】
その他に、結合剤として、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸エステル、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエステルなどを用いて、押し出し造粒機、または押し出し機などで押し出した後、カッティングし、整粒により粒状品を成形することも出来る。
【００２５】
本発明の粒状抗菌剤として銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンを溶出しうる溶解性ガラス（以下抗菌ガラスという）も例示でき、これは、銀、銅から選ばれる少なくとも１種以上の金属イオンが養液中で溶出しうるものであればいずれでもよく、ガラスの種類は限定されない。水溶解性があって、また抗菌金属イオンの溶解速度を調整しやすいガラスとして、リンケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウ酸ガラス、リン酸ガラス、ソーダガラスなどが挙げられる。抗菌性金属イオンの溶出速度は、抗菌性金属の含有量、ガラス形成成分の含有量や組成、ガラス修飾成分の含有量や組成、さらにその他の成分の含有量や組成によって任意に調整することができる。
【００２６】
抗菌ガラスの作り方に特に限定はない。例えば、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３／Ｐ２Ｏ５／Ｎａ２Ｏ系のガラスフリットに、Ａｇ３ＰＯ４を所定量添加混合した後、約１０５０℃で溶融し、急冷、破砕、分級することにより得ることができる。
【００２７】
また、酸化亜鉛、硼酸、純珪石、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸カリウム、水酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムなどと硝酸銀とを所定の混合量になるようによく混合した後、約１３００℃で溶融し、急冷、破砕、分級することにより得ることができる。
【００２８】
粒状抗菌剤の大きさは、使用法によって最適の大きさが異なるため一概には言えないが、カラムやろ過塔などに充填した際にはあまり圧力損失がなく養液が循環できることが必要であり、またカートリッジなどに充填し排液タンクなどに設置する際はカートリッジ内に養液が十分に流通する粒径が必要である。
粒状抗菌剤の粒径は、０．５ｍｍ程度以上が好ましく、更に好ましくは粒径１ｍｍ以上である。一方、粒径が大きすぎると表面積が小さくなるため、実質的には粒径２０ｍｍ程度以下であることが好ましく、更に好ましくは１５ｍｍ以下である。即ち、粒状抗菌剤の大きさは、０．５〜２０ｍｍが好ましく、０．５〜１５ｍｍが更に好ましく、１〜１５ｍｍが特に好ましい。
【００２９】
○養液栽培方法
図１に、一般的な養液栽培装置の構成を示した。混合タンク５において、排液タンク４からの戻り養液と養液原液タンク３からの養液原液を混合し、栽培ベッド１に養液を送液する。本発明の養液栽培用抗菌剤（粒状抗菌剤）は、このような養液栽培装置に組み込む。例えば、網籠、メッシュ袋などに粒状抗菌剤を充填し排液タンク内や混合タンク内に設置する方法、ろ過塔やカラムに粒状抗菌剤を充填し、栽培ベッドと排液タンクの間の配管、排液タンクと混合タンクの間の配管、あるいは混合タンクと栽培ベッドの間の配管に組み込む方法などがある。
また、養液栽培装置のいずれかの配管あるいはタンクから、養液の一部をバイパスにより抜き出して、上記のようなカートリッジ、充填塔、カラムなどにより処理し、再び系内に戻す方法でもよい。
さらに、砂ろ過などのろ過装置を系内に設け、ろ材の中に粒状抗菌剤を交ぜ込む、あるいは粒状抗菌剤の層を砂ろか層の前か後ろに組み込む方法もある。
養液栽培用抗菌剤を用いて植物の循環式養液栽培を行う方法を提供することができる。また、養液栽培用抗菌剤を循環式養液栽培装置内に少なくとも一ヶ所以上に備える循環式養液栽培装置を提供することもできる。
本発明において、オゾンや紫外線などによる殺菌装置を併用してもよい。
【００３０】
抗菌金属の養液中への溶出濃度は、養液栽培の条件によって異なるが、おおよそ銀イオンであれば２０ｐｐｂ以上に、銅イオンであれば１００ｐｐｂ以上なるように調節すれば良い。但し、これらの濃度が高くなり過ぎるものは、ランニングにおける粒状抗菌剤の交換頻度が多くなり、コストおよびメンテナンスが悪くなる。また、植物に対して障害が出る場合がある。
当該粒状抗菌剤から溶出するリンなどを肥料として用いることもできる。
【００３１】
○実施形態
・粒径０．５〜２０ｍｍの粒状抗菌剤を用いることを特徴とする養液栽培用抗菌剤
・粒径０．５〜２０ｍｍの養液栽培用抗菌剤を用いる循環式養液栽培方法。
・粒径０．５〜２０ｍｍの養液栽培用抗菌剤を装置内に少なくとも一ヶ所以上に備えることを特徴とする循環式養液栽培装置。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお、部は質量部を示す。
【００３３】
＜製造例１＞
銀系無機抗菌剤（商品名：ノバロンＡＧ１１００，東亞合成（株）製）、結合剤としてガラス粉末（東京理化ガラス（株）製）、粒状セラミック（桜井ケミック（株）製）、砂（片山陶料（株）製）を、表１に示した各種配合比率で混合し、各混合物を焼成炉中で約７００℃まで加熱し、配合物を軟化させた後、室温まで放冷することにより、粒状抗菌剤を調製した（試料イ、ロ）。
【００３４】
【表１】
2004143070.tif 000002
【００３５】
＜製造例２＞
銀系無機抗菌剤（商品名：ノバロンＡＧ１１００，東亞合成（株）製）１部、３号水ガラス６５部、水３４部を混合後、２０％硫酸水溶液を添加してケイ酸コロイドを作製し、ついで水中に滴下し球状のシリカゲル（ハイドロゲル）を得た。このものを約２００℃で２時間乾燥し粒径２ｍｍ〜１０ｍｍの粒状抗菌剤を得た（試料ハ）。
【００３６】
＜実施例１〜５＞
５０Ｌの混合タンク、５０Ｌの排液タンク、幅２０ｃｍ、深さ２０ｃｍ、長さ２００ｃｍの栽培ベッド（ベッドはロックウール）、および循環ポンプを備えた養液栽培装置を作製した。栽培ベッドには、トマト１０株を移植し、１日あたり２０Ｌの養液（大塚ハウス肥料シリーズＡ処方）を断続的に循環させた。排液は１日に１回、混合タンクに戻した。減少した養液は新規に作製し、１日に１回追加した。
養液には、Ｐｙｔｈｉｕｍ　ａｐｈａｎｉｄｅｒｍａｔｕｍ　を接種した。養液栽培装置には、表３に示したように、粒状抗菌剤を組み込んだ。
試験を開始し、８週間、トマト株の状況を観察した。
【００３７】
【表２】
2004143070.tif 000003
【００３８】
表２に示したように粒状抗菌剤を用いることにより、栽培植物の循環式養液栽培における病害感染を防止できる。また、粒状抗菌剤をどの時点で養液と接触させても病害感染の防止効力に差が認められなかったことから、循環式養液栽培に本発明の方法を組み込むことは、容易である。即ち、循環式養液栽培の設置場所およびメンテナンスなどの面を考慮して、いずれの場所にも行えることが明らかであり、また既存の循環式養液栽培装置に組み込むことも容易である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の養液栽培用抗菌剤（粒状抗菌剤）を循環式養液栽培に用いることにより、養液中に混入した病原菌のよる栽培植物の病害感染を阻止できる。このことから、当該養液栽培用抗菌剤を用いた循環式養液栽培方法または当該養液栽培用抗菌剤を設置した循環式養液栽培装置を用いることにより、養液のかけ流しによる栽培でなく、コストがあまり掛からずメンテナンスが容易な循環式の植物養液栽培が可能となる。
【００４０】
【図面の簡単な説明】
【図１】循環式養液栽培装置の図。矢印方向に養液を流す。
【符号の説明】
１　栽培ベッド
２　ポンプ
３　養液原液タンク
４　排液タンク
５　混合タンク
６　給水
７　排水
←　養液の流れる方向
【図１】
2004143070.tif 000004