(57)【要約】【課題】培養液を通じて病気が蔓延し易いという問題、培養液の定期的な更新又は栽培装置等の殺菌によるコスト増、培養液による廃液の増加等の、水耕栽培固有の問題を解決し、低コストで簡単に入手でき、吸収および保水力に優れ、抗菌作用を持つ水耕用農業部材、すなわち水耕用植物保持材及び水耕植物栽培法を提供する。【解決手段】植物の水耕用の根を支える部材であって、木綿を焼成して得られた炭化綿を用いることを特徴とする保水性に優れた水耕用植物保持材。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の水耕用の根を支える部材であって、木綿を焼成して得られた炭化綿を用いることを特徴とする保水性に優れた水耕用植物保持材。
【請求項２】
木綿を窒素雰囲気下、２００〜１０００°Ｃで加熱焼成した炭化綿であることを特徴とする請求項１記載の水耕用植物保持材。
【請求項３】
炭化綿を水に浸すと共に、該炭化綿に植物の種又は根を植え付けることによって、植物の発芽および成長を促し、炭化綿に水耕用植物の根を支えながら栽培することを特徴とする水耕植物栽培法。
【請求項４】
植物水耕時の栄養分を炭化綿に吸着させた栄養分により供給又は補充することを特徴とする請求項３記載の水耕植物栽培法。
【請求項５】
植物の発芽および成長に必要な熱及び光を供給しながら栽培することを特徴とする請求項３又は４記載の水耕植物栽培法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物の水耕栽培に用いる水耕用植物保持材及び水耕植物栽培法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
農業は露地栽培から始まった。人類の歴史と共にその栽培技術は大きく発展し、寒冷地での作付けも可能となってきた。しかし、露地栽培は地域の土壌環境に影響され、また天候によって成長が左右される決定的な欠点があった。
これらを解決するために、施設園芸と言う手法が生まれた。これは温室内で栽培するためのものであり、太陽光を利用しながらも、温度及び水等を人工的に管理するものである。場合によっては、土壌の管理も行なうことができる。
【０００３】
水耕栽培は、さらに進化した栽培技術であり、環境制御や自動化などハイテクを利用した植物の周年生産システムである。
現在は、小規模な人力によるものから、コンピューターで完全制御し、太陽光や人工光を利用するものまでが存在している。
特に、我が国では近年、農家の高齢化、後継者不足が深刻な問題になっており、軽作業・省力的な野菜生産技術が求められているため、水耕栽培技術などの技術のハイテク化はこの問題を解決するために必要不可欠であるが、現在、日本では水耕栽培の施設設置面積は１０００ｈａに達していると言われている。
カイワレ、葉ネギ、トマト、キュウリ、リーフレタス、ミツバ、イチゴ、バラなどは実用化されており、実質的な流通と供給がなされている。また、種苗生産が盛んであり、直接土壌に植えるための成型苗が供給されている。
【０００４】
水耕栽培によるメリットは、（１）温暖化の影響による異常気象に左右されない安定した作物生産が可能である事、（２）国産農業の活性化、すなわち自動化による省力化あるいは新しいアグリビジネスの展開が可能である事、（３）連作障害が無い事、（４）根圏部の環境制御がし易く、高収益化が可能である事、（５）作業の省力化が計れる事が挙げられる。
【０００５】
上記（１）については、近年の世界的な工業化による過剰二酸化炭素の排出により、明らかな気温上昇と乾燥化が、世界の穀倉地帯の収穫減が予測されており、異常気象は年々被害をもたらしていることへの対策として、挙げることができる。
すなわち、人口が増大し異常気象によって栽培面積が減少すれば、原子力や核融合、水素、自然エネルギーなどの安価な再生可能エネルギーが十分に供給できるという前提のうえで、天候や土壌環境にあまり左右されない農業生産方式である水耕栽培が中心となることは容易に想像できる事である。
【０００６】
上記（２）については、近年の日本農業の衰退、すなわち、食料の自給率が５０％を割る状況であり、稲作専従者の５０％が６０歳以上であり、施設園芸でも３０％以上と高齢化が進んでいる事に顕著に現われている問題への対策として挙げることができる。
日本農業の活性化には、農業生産率を高め、ハイテクを導入し、若手農業後継者を育てることである。
【０００７】
上記（３）については、露地栽培では、連作による土壌の栄養低下と、植物の産生する物質が溜るために生じる問題への対策である。これは水耕栽培により、完全に克服された。
【０００８】
上記（４）については、根圏部は培養液によって栄養が調整出来る為に、成長を制御できる事である。従って、高収益化は培養液の経済的な入手と消費、管理体制の省力化などにより、可能である。
【０００９】
上記（５）については、農業を工場化することにより、機械化が容易であるので、人員も効率良く配置した運営方式によって、作業が軽減化されるようにしたものである。
【００１０】
以上については、水耕栽培の特徴と利点を挙げたものである。しかしながら、水耕栽培に問題がない訳ではない。
例えば、水耕栽培では培養液を通じて病気が蔓延し易い危険性がある。培養液は循環しており、また、無菌化されている栄養過多の溶液中では、簡単に雑菌が混入し易く、微生物同士の拮抗が起こらない為に、一度汚染されると除去は困難である。
商業的には雑菌を防ぐ抗生物質の使用は危険である。この対策としては、現在は、培養液の定期的な更新又は栽培装置等の殺菌が行なわれているが、人為的な処置である上、農業経営者の経済的な理由によって省略化の危険性を孕む。
また、培養液を定期的に更新するとは、培養液が廃液になる事である。しかし、この廃液には高度の肥料成分が含まれるため、高濃度での有機質が廃棄されると言うことであり、現在でも環境汚染が問題になっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、培養液を通じて病気が蔓延し易いという問題、培養液の定期的な更新又は栽培装置等の殺菌によるコスト増、培養液による廃液の増加等の、水耕栽培固有の問題を解決し、低コストで簡単に入手でき、吸収および保水力に優れ、抗菌作用を持つ水耕用農業部材、すなわち水耕用植物保持材及び水耕植物栽培法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、木綿を焼成した炭素繊維材を水耕用植物保持材及び水耕植物栽培法に使用することにより、上記の問題を解決できるとの知見を得た。
本発明は、この知見に基づいて、
１．植物の水耕用の根を支える部材であって、木綿を焼成して得られた炭化綿を用いることを特徴とする保水性に優れた水耕用植物保持材
２．木綿を窒素雰囲気下、２００〜１０００°Ｃで加熱焼成した炭化綿であることを特徴とする上記１記載の水耕用植物保持材
３．炭化綿を水に浸すと共に、該炭化綿に植物の種又は根を植え付けることによって、植物の発芽および成長を促し、炭化綿に水耕用植物の根を支えながら栽培することを特徴とする水耕植物栽培法
４．植物水耕時の栄養分を炭化綿に吸着させた栄養分により供給又は補充することを特徴とする上記３記載の水耕植物栽培法
５．植物の発芽および成長に必要な熱及び光を供給しながら栽培することを特徴とする上記３又は４記載の水耕植物栽培法
を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者は、先に「炭化綿およびその製造法」（特願２００１−０２０１３８）を提案した（先の発明）。本発明は、この先願の発明の、炭化綿による水の抜群の保水力に着眼して、水耕栽培用植物保持材および保水材へ利用するものである。
水耕栽培用植物保持材および保水材には、後述するように、木綿を焼成して得た炭化綿が有効であり、特に平均直径５〜１５μｍの長繊維の集合体からなる炭化綿、平均長さ０．５ｃｍ〜５ｃｍの長繊維の集合体からなる炭化綿、３〜９Ｍ（Ｍｉｃｒｏｎａｉｒｅ）の炭化綿、木綿から炭化綿への直径方向の収縮率が１５〜３０％であり、かつ焼成後の炭化綿が炭化セルロースの二重構造を備えている炭化綿が特に効果的である。
【００１４】
また、この炭化綿は木綿を２００〜５００°Ｃで加熱焼成することによって製造することができる。このように、先の発明によって得られる全ての炭化綿を使用することができる。
炭化綿は吸水した水の保持効果（保水性）に優れているばかりではなく、溶液に溶け込んでいる様々な溶質をも保持することが可能である。この事は、水耕栽培用の培養液中の栄養分、肥料、の保持も効率よく保持できることを意味する。さらに、炭化綿はバクテリアの増殖を抑える抗菌作用があることが確認できた。これによって、炭化綿を農業用水耕部材として利用し、植物の効率的な発芽、および成長を可能とするものである。さらには培養液の微生物による汚染を極力低下させることが可能である。
【００１５】
炭化綿は少量で大きな吸水力を持ち、かつ軽量であるので、農業の水耕栽培のみならず、都市の緑化を目論むビルの屋上などに設置するなど、土の代わりの部材として適用が可能である。
炭化綿の使用に伴って付随的にできる微粉末があっても、寧ろ余分な空間を埋める作用があり、空間に充填される事で重量負担にはならない。
炭化綿の保持材に種又は根を植え付けることによって、発芽の段階から使用することができ発芽率を一層向上させることができ、種苗生産に適する部材である。そして、抗菌性があるので、植物の発芽および成長に影響を与える微生物の発生を抑制することができる。
また、保持材の吸着性が高い為、水耕時の栄養分を含む溶液の各成分を長期に渡って保持し、栽培する植物に長期に渡って徐々に供給できるので、植物の成長を促すのに最適な環境を維持できる特徴がある。
さらに、保持材に使用する炭化綿は炭素繊維であるため、熱吸収効率が高く、植物の発芽及び成長に必要な熱を効率良く保持することができるという優れた利点がある。
【００１６】
【実施例及び比較例】
次に、本発明の実施例及び比較例について説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。すなわち、本発明の技術思想に基づく、他の例又は変形は、当然本発明に包含されるものである。
【００１７】
（実施例１）
［保水力の調査と検討］
本発明の炭化綿の保水力について、他の材料との比較検討した例を示す。調査用材料として、炭化綿、やしがら活性炭、木炭、脱脂綿を使用し、それぞれ５ｇづつ秤量し、電気乾燥器内で５時間乾燥し、その減少量より吸水分量を測定した。
その結果、表１に示すように炭化綿は他の素材に比べ４〜５倍程度、水分量が多く、保水力に優れていることが解った。
【表１】
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【００１８】
（実施例２）
［保水効果の調査と検討］
ミツバに炭化綿を適用した例を示す。以下に示すように、ミツバの種子を用いてその保水効果を調べた。
炭化綿５ｇをプラスチックトレーに敷き詰め、５０ｍＬの蒸留水で炭化綿を湿らせた。これを１０組用意した。
同様に、コントロールとして脱脂綿５ｇを、５０ｍＬの蒸留水で湿らせたものを１０組用意した。
次に、ミツバの種を２０粒ずつトレーに播き、２５°Ｃのインキュベーター中に置いた。毎日、重量を測定することで、時間当たりの蒸発量を調べた。この結果を図１に示す。
【００１９】
図１において、白丸（○）は脱脂綿を使ったコントロールを、黒丸（●）は炭化綿を使用した場合（実施例２）を示し、１０組の平均値で表し、また標準誤差も縦棒で表してある。横軸は時間（日）を、縦軸は１時間当たりの蒸発率を％で表した。
同様に図１において、白四角（□）は脱脂綿を用いた時の、全ての測定値の平均値を、また黒四角（■）は炭化綿を用いた時の、全ての測定値の平均値を標準誤差と共に表してある。
コントロールと実施例との統計的な比較結果は、合わせて図に示してあり、危険値（ｐ値）を記載した。有意差検定のため、母集団がｎ＝８以上で比較した。各集団における平均値についてｏｎｅ　ｗａｙ　ＡＮＯＶＡで有意差検定を行ない、有意差があった場合にはＦｉｓｈｅｒ　’ｓ　ＰＬＳＤ　による複式比較を行なった。他の実施例でも同じである。ｐ値が０．０５以下の時をもって有意差があるとする。従って、両グループ間の統計比較によって、実施例（炭化綿）の保水力は、コントロール（脱脂綿）と比べ有意に大きいことが明らかとなった。
【００２０】
（実施例３）
［発芽率の調査と検討］
ミツバに炭化綿を適用した例を示す。以下に示すように、ミツバの種子を用いてその発芽率を調べた。
炭化綿５ｇをプラスチックトレーに敷き詰め、５０ｍＬの蒸留水で炭化綿を湿らせた。これを１０組用意した。
同様に、コントロールとして脱脂綿５ｇを、５０ｍＬの蒸留水で湿らせたものを１０組用意した。
ミツバの種を約５０粒ずつトレーに播き、２５°Ｃのインキュベーター中に置いた。毎日観察し、発芽した順に発芽率を求めた。この結果を図２に示す。
なお、図２において、白丸（○）は脱脂綿を使ったコントロールを、黒丸（●）は炭化綿を使用した場合（実施例３）を示し、１０組の平均値で表した。
また、標準誤差も縦棒で表わしてある。横軸は時間（日）を、縦軸は発芽率を％で表してある。
この結果から、発芽率は炭化綿を用いた場合に明らかに優れていることが分かる。
【００２１】
（実施例４）
［成長率の調査と検討］
ミツバに炭化綿を適用した例を示す。以下に示すように、ミツバの発芽後の成長率を調べた。
炭化綿５ｇをプラスチックトレーに敷き詰め、５０ｍＬの培養液（アンモニア性窒素分２％、硝酸性窒素分１％、その他窒素分２％、水溶性リン酸１０％、水溶性カリ５％、水溶性苦土０．０８％、水溶性マンガン０．００２％、水溶性ホウ素０．００８％）で炭化綿を湿らせた。これを１０組用意した。
同様に、コントロールとして脱脂綿５ｇを５０ｍＬの培養液で湿らせたものを１０組用意した。
ミツバの種を約５０粒ずつトレーに播き、２５°Ｃのインキュベーター中に置いた。毎日観察し、発芽後、茎の長さを測定した。この結果を図３に示す。
なお、図３において、白丸（○）は脱脂綿を使ったコントロールを、黒丸（●）は炭化綿を使用した場合（実施例４を示し、１０組の平均値で表した。
また、標準誤差も縦棒で表してある。横軸は時間（日）を、縦軸は茎の長さを表してある。
１６日目の両者の有意差検定を行なった所、危険率（ｐ値）は０．００１８となり、０．０５より小さな値となったので、両者に有意な差があることが明白となった。
この結果は、茎の成長は炭化綿を用いた場合に明らかに優れていることを示している。
【００２２】
（実施例５）
［微生物の増殖の調査と検討］
ミツバに炭化綿を適用した例を示す。以下に示すように、ミツバを発芽させ、生育している炭化綿中の培養液に生育する微生物の数を調べた。
炭化綿５ｇをプラスチックトレーに敷き詰め、５０ｍＬの培養液（アンモニア性窒素分２％、硝酸性窒素分１％、その他窒素分２％、水溶性リン酸１０％、水溶性カリ５％、水溶性苦土０．０８％、水溶性マンガン０．００２％、水溶性ホウ素０．００８％）で炭化綿を湿らせた。これを１０組用意した。
同様に、コントロールとして脱脂綿５ｇを５０ｍＬの培養液で湿らせたものを１０組用意した。
ミツバの種を約５０粒ずつトレーに播き、２５°Ｃのインキュベーター中に置いた。毎日観察し、発芽後、各トレー毎に、培養液中の微生物の数を測定した。この結果を図４に示す。
なお、図４において、白丸（○）は脱脂綿を使ったコントロールを、黒丸（●）は炭化綿を使用した場合（実施例５）を示し、１０組の平均値で表した。また標準誤差も縦棒で表してある。横軸は時間（日）を、縦軸は微生物の数（ＣＦＵ／ｍＬ）を表している。
１６日目の両者の有意差検定を行なった所、危険率（ｐ値）は０．０００１以下となり、両者に有意な差があることが明白となった。
この結果は、微生物の生育は炭化綿を用いた場合に明らかに阻害されていることを示している。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の水耕用植物保持材及び水耕植物栽培法は、培養液を通じて病気が蔓延し易いという問題、培養液の定期的な更新又は栽培装置等の殺菌によるコスト増、培養液による廃液の増加等の、水耕栽培固有の問題を解決し、低コストで簡単に入手でき、吸収性および保水力に優れ、抗菌作用を持つ水耕用農業部材として有用である。そして、その優れた保水効果の為に、種子の発芽を促す効果があると共に、培養液中の肥料を効果的に保持し、成長を促す効果があり、雑菌が育ち難く、衛生的であるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】炭化綿および脱脂綿にミツバの種子を播き、その保水効果を調べた結果を示す図である。
【図２】炭化綿および脱脂綿にミツバの種子を播き、その発芽率を調べた結果を示す図である。
【図３】炭化綿および脱脂綿にミツバの種子を播き、発芽後の成長率を、茎の長さを測定することで調べた結果を示す図である。
【図４】炭化綿および脱脂綿にミツバを発芽させ、用いている培養液中の微生物の数を調べた結果を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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