(57)【要約】【課題】トマトのように上部に結実する果菜類の水耕栽培用支持体としても使用できるほどにしっかりとした支持性を有しながら、適度な水と酸素の供給バランスを兼ね備え、かつ根の成長を阻害しない水耕栽培用支持体を提供することを課題とする。【解決手段】見掛け密度が１０Ｋｇ／ｍ３〜４０Ｋｇ／ｍ３、伸びが３０％以下、通気度４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ〜３００ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、圧縮強度が０．８Ｎ／ｃｍ２〜３．５Ｎ／ｃｍ２、吸水速度が１０秒以下、吸上げ高さが３ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とするポリウレタンフォームからなる水耕栽培用支持体。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
見掛け密度が１０Ｋｇ／ｍ３〜４０Ｋｇ／ｍ３、伸びが３０％以下、通気度が４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ〜３００ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、圧縮強度が０．８Ｎ／ｃｍ２〜３．５Ｎ／ｃｍ２、吸水速度が１０秒以下、吸上げ高さが３ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とするポリウレタンフォームからなる水耕栽培用支持体。
【請求項２】
前記水耕栽培用支持体が、上部に結実する果菜類の水耕栽培に用いられることを特徴とする請求項１記載の水耕栽培用支持体。
【請求項３】
請求項１若しくは２記載の水耕栽培用支持体を使用して水耕栽培するにあたり、支持体の上表面まで冠水させない状態で栽培することを特徴とする水耕栽培方法。
【請求項４】
前記上部に結実する果菜類が、トマトであることを特徴とする請求項２記載の水耕栽培用支持体。
【請求項５】
前記上部に結実する果菜類が、トマトであることを特徴とする請求項３記載の水耕栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は水耕栽培用支持体およびその支持体を用いた水耕栽培方法に関するものであり、さらに詳しくは根の成長を阻害せず根腐れ等の病気発生のない水耕栽培用支持体およびその支持体を用いた水耕栽培方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水耕栽培用支持体としては主に軟質ポリウレタンフォーム、ロックウールが使用されている。
従来の軟質ポリウレタンフォームを支持体としてトマトの水耕栽培をする方法を図４および図５に示す。苗１２を軟質ポリウレタンフォームシート１１で布団巻きにしたものを根１４が伸び出すことができる網目状の箱１３の中に納めて水耕栽培に供している。
【０００３】
これは軟質ポリウレタンフォームのフォーム強度が大きく、伸びが大きいため根の成長が阻害されてしまい、特にトマトのように果実を上部に結実する果菜類においては軟質ポリウレタンフォームシート１１単体では支持することができないためである。このため、苗を軟質ポリウレタンフォームシート１１の布団巻きの太さを網目状の箱１３よりも少々大きく巻いて、網目状の箱１３の中に強制的に納めて側面より支持力を補強して辛うじて実用に供している。
しかしながら網目状の箱１３に納めた軟質ポリウレタンフォームシート１１は親水性・吸水性が低下してしまい、循環液体肥料（以降、液肥とよぶことがある）が十分に浸透しづらくなり、酸素も供給されにくくなる。また、フォーム強度と伸びが大きい為に根がフォーム内部を貫通できず、軟質ポリウレタンフォームシート１１の巻き合わせ内部で渦巻き状となり、根の成長障害と相俟って苗の成長も不十分となり、十分な収穫を得られないという欠点があった。
【０００４】
また、従来のロックウールを支持体としてトマトの水耕栽培をする方法を図６および図７に示す。
まず、直方体のロックウール支持体２１の中央から２つ割りの円筒型ロックウール２３を打ち抜き、苗２２の根２４を２つ割りの円筒型ロックウール２３で挟み込み、苗２２を挟み込んだ円筒型ロックウール２３を元の直方体のロックウール支持体２１に戻して固定して使用している。この場合、苗２２はロックウールに硬さがあるため、十分に固定され支持される。
しかし、ロックウールは高親水性のため毛細管作用により吸上げ高さが大きく、ロックウール支持体２１の上表面まで完全に冠水してしまう。しかもロックウールは水との接触角が小さいため、一度吸水した水は容易には離さないため、根からの酸素摂取が液肥に溶解している酸素だけになってしまい、酸素不足による根腐れを非常に起こし易い。また、ロックウール支持体２１の上表面まで常に吸水しているため、青カビや苔が大量に発生して病気にかかり水耕途中で枯れ易いという欠点があった。
【０００５】
また、ロックウールはそれ自体高親水性であるが、根が成長すると根が親水性であることから、根を含むロックウール支持体２１の密度が上昇してさらに毛細管作用が大きくなって過湿状態が高まり、酸素不足となって根腐れを起こすと共に成長が阻害される。
また、ロックウールは燃焼させることも生分解することもできないことから、使用後のロックウールが産業廃棄物として取り扱わなくてはならず問題となっている。
【０００６】
すなわち、従来トマトのように果実を上部に結実する果菜類の水耕栽培に使用されてきた水耕栽培用支持体である軟質ポリウレタンフォームは、低親水性であると共に大きな伸び・強度を有しており、また苗の支持性が不足していたことが欠点であり、また、ロックウールは過親水性による酸素不足と苗の病気発生が大きな欠点であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであって、トマトのように上部に結実する果菜類の水耕栽培用支持体としても使用できるほどにしっかりとした支持性を有しながら、適度な水と酸素の供給バランスを兼ね備え、かつ根の成長を阻害しない水耕栽培用支持体を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は見掛け密度が１０Ｋｇ／ｍ３〜４０Ｋｇ／ｍ３、伸びが３０％以下、通気度が４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ〜３００ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、圧縮強度が０．８Ｎ／ｃｍ２〜３．５Ｎ／ｃｍ２、吸水速度が１０秒以下、吸上げ高さが３ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とするポリウレタンフォームからなる水耕栽培用支持体である。
【０００９】
また、本発明は請求項１記載の水耕栽培用支持体を上部に結実する果菜類の水耕栽培に用いられることを特徴とする水耕栽培用支持体である。
【００１０】
更に、本発明は請求項１若しくは請求項２記載の水耕栽培用支持体を使用して水耕栽培するにあたり、支持体の上表面まで冠水させない状態で栽培することを特徴とする水耕栽培方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる水耕栽培用支持体について更に詳しく説明する。
見掛け密度が１０Ｋｇ／ｍ３に満たない支持体では苗を保持する支持力に欠け、４０Ｋｇ／ｍ３より大きな支持体では根が成長するにつれ過密となって酸素の供給が不十分となり、生育が遅れるため本願の要求を満たさない。苗の支持力、酸素の供給、コストのバランスからみて見掛け密度は１０Ｋｇ／ｍ３〜２５Ｋｇ／ｍ３の支持体がより好ましい。
伸びが３０％より大きな支持体では、苗を保持する支持力に欠け十分に固定することができないため本願の要求を満たさない。また、苗の支持力、根の成長しやすさの観点からみて伸びは１５％以下の支持体がより好ましい。
通気度が４０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃより低い支持体では酸素の供給が不足し根の成長を阻害し、３００ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃより高い支持体では、水を保持する保水力に欠け、水の供給が不足しがちとなるため本願の要求を満たさない。保水力、酸素の供給のバランスからみて通気度は５０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ〜２５０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃの支持体がより好ましく、さらに好ましくは６０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ〜２００ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃの支持体とするのがよい。
また圧縮強度が０．８Ｎ／ｃｍ２より小さい支持体では苗の支持力に欠け、３．５Ｎ／ｃｍ２より大きな支持体では、根が太く成長しようとする際にフォーム強度が大きすぎて根の成長を阻害するため本願の要求を満たさない。苗の支持力、根の成長しやすさの観点からみて圧縮強度は１．０Ｎ／ｃｍ２〜２．５Ｎ／ｃｍ２の支持体がより好ましい。
吸水速度が１０秒より遅い支持体では親水性および吸水性が低く、育苗自体に適さないため本願の要求を満たさない。植え付け当初および液肥水位調整直後の吸水しやすさの点から５秒以下、さらに好ましくは３秒以下の支持体とするのがよい。
吸上げ高さが３ｍｍより低い支持体では親水性が不足しており容易にポリウレタンフォーム中に水が浸透せず、苗を枯らしてしまうことになり、５０ｍｍより高いと保水力が高すぎて液肥水位を下げても支持体中の水位が下がりにくく酸素の供給が不足しがちになるため本願の要求を満たさない。
なお、本発明において、各物性は次のように算出した。密度、伸び、通気度はＪＩＳＫ６４００によって測定した。
また、圧縮強度とは、ＪＩＳＫ６４００の硬さ測定に用いる試験機を使用して、直径２０ｃｍの円盤で縦７５ｍｍ＊横７５ｍｍ＊高さ５０ｍｍのサンプルを高さ方向で５０％圧縮した時点の応力をいう。
吸上げ高さとは、縦２０ｍｍ＊横２０ｍｍ＊高さ６０ｍｍのサンプルを、縦４５０ｍｍ＊横３５０ｍｍ＊深さ１０ｍｍのステンレス製バットの中に置き、バットの底面から１０ｍｍの高さまで蒸留水を注ぎ入れ、６０分間放置したときサンプルが水を吸上げた高さをいう（擬似毛細管法）。
吸水時間とは、縦５０ｍｍ＊横５０ｍｍ＊高さ５０ｍｍのサンプル上表面にスポイトで蒸留水を１滴たらしたとき、支持体中に完全に吸収されるまでに要した時間をいう（水滴滴下法）。
【００１２】
本発明のポリウレタンフォームからなる水耕栽培用支持体を製造する方法としては従来公知の製造方法を用いることができる。
なお、本発明でいうポリウレタンフォームとはイソシアネートインデックスが１．０以下のポリウレタンフォームと、イソシアネートインデックスが１．０より大きいイソシアヌレート結合を含むポリウレタンフォームとを指す。
【００１３】
前者は特開昭４６−７４１、特開昭４８−２５０９８、特開昭４９−６３７９６、特開平２−１４２０９において詳細に説明されている。具体的には、ポリオールとして、主にオキシエチレン含有ポリオキシアルキレンエーテルポリオールを使用してポリウレタンフォームを製造するのであるが、イソシアネートインデックスを例えば０．５〜０．８としてポリウレタンフォーム中にポリオール中のＯＨ基を残存させて親水化並びに連続気泡化したポリウレタンフォームを製造する方法である。
ここで、イソシアネートインデックスとは、ポリウレタンフォーム中の末端水酸基（−ＯＨ）の当量とイソシアネート中のイソシアネート基（−ＮＣＯ）の当量とから求められるＮＣＯ／ＯＨの比率である。
【００１４】
また、後者は特開平１１−１９３３２０において詳細に説明されている。具体的には、ポリオールとして主にオキシエチレン含有ポリオキシアルキレンエーテルポリオールを使用し、イソシアネートインデックスを１．０より大きく設定するとともに例えばポリオキシアルキレングリコール末端ＯＨ基を活性水素を有さない化合物でキャップした親水性可塑剤を併用する方法であり、親水化並びに連続気泡化したイソシアヌレート結合を含むポリウレタンフォームを製造する方法である。
【００１５】
本発明において得られる水耕栽培用支持体は、しっかりとした支持性を有しながら、親水性であり適度な水と酸素の供給バランスを兼ね備え、かつ根の成長を阻害しないためトマト、ミニトマトなどのトマト類をはじめとし、メロンなど上部に結実する果菜類の水耕栽培に用いることができる。
【００１６】
本発明の支持体を用いた苗の植え付け方法、水耕栽培ハウスで生育させるときの一例を図１、図２および図３に示す。
まず、直方体のポリウレタンフォームからなる支持体１の中央からカット線４を含む２つ割りの円筒型ポリウレタンフォーム３を打ち抜き、苗２の根９を２つ割りされた円筒型ポリウレタンフォーム３の平らなカット面で挟み込み、苗２を挟み込んで円筒型ポリウレタンフォーム３を直方体の水耕栽培用支持体１に戻して固定する。
【００１７】
蓋６の下方に液肥が図示しないポンプ、配管をとおり循環している。この蓋６には支持体を固定する穴１０があけられていて、この穴に苗を植え付けた水耕栽培用支持体１を固定する。
このとき支持体の大きさにもよるが、吸い上げ高さを考慮して支持体１の高さの１／６〜５／６程度、好ましくは１／５〜４／５程度が液肥中にあるように液肥の水位を調整するのがよい。このようにして支持体内の液肥水位（毛細管現象による吸い上げ位置）８が支持体１の上表面５から常に５ｍｍ〜６５ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ〜５０ｍｍ下方にあるように液肥水位を調整し、支持体の上表面まで冠水させない状態で栽培することが好ましい。
【００１８】
また本発明の栽培方法において、液肥水位は常に一定である必要はなく、時折水位を下げて根に酸素を供給してやるとよい。このとき、支持体内の液肥水位８（毛細管現象による吸い上げ位置）は重力と均衡が再びとれる位置まで容易に下がる。
【００１９】
これは従来のロックウール水耕栽培用支持体では成し得なかった特徴であり、請求項１記載の物理特性値で特定されるポリウレタンフォームによってなし得る事項である。
このような条件下で水と酸素の供給バランスのとれた支持体を用いて栽培することにより、根の生育状況が極めて良好となり、また、支持体上表面まで常に吸水していることがなく乾いていることから、支持体上表面に青カビや苔が発生することを防止でき、苗が病気にかかり水耕途中で枯れてしまうことがなくなる
【００２０】
本発明の支持体を用いて上部に結実する果菜類としてトマトを選択し、良好に栽培することができる。本発明においてトマトとはふつうのトマトおよびミニトマトなどの各種トマトを指す。
ここで、トマトの栽培には比較的多くの酸素供給量が必要とされ、根が成長しにくい為、支持体としては見掛け密度が１３Ｋｇ／ｍ３〜２３Ｋｇ／ｍ３、伸びが１０％以下、通気度が１００ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ〜２５０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、圧縮強度が１．０Ｎ／ｃｍ２〜２．５Ｎ／ｃｍ２、である水耕栽培用支持体を用いることがより好ましい。
【００２１】
また、本発明のトマトの栽培においては前述のような支持体の上表面まで冠水させない栽培方法を採用することにより、支持体上表面に発生する青カビや苔による病害による枯死を防ぐことができる。もちろんこのとき上述の物性の支持体を選択することにより、良質なトマトを多く収穫することができる。
【００２２】
【実施例】
次に本発明の実施例を図１および図３を用いて説明する。
試験用苗として種の発芽後３０日間育苗したトマト苗２を５株と、７５ｍｍ　＊７５ｍｍ＊７５ｍｍの直方体のポリウレタンフォーム支持体１を同数用意し、それぞれの苗を図２に示すように中心部から打ち抜いた２つ割りの円筒型ポリウレタンフォーム３の平らなカット面に根９の全てを包含できるように挟み込み、元の支持体１に戻した。
【００２３】
次に、図示されていない水耕栽培用容器を、支持体固定用穴１０が複数個開けられている蓋６で覆い、それぞれの支持体固定用穴１０に準備のできた支持体１を入れた。なお、水耕栽培用容器には循環液体肥料７が図示しないポンプ、配管をとおり循環している。このときの液肥水位は支持体上表面５から下方２５ｍｍの位置になるよう調整した。
【００２４】
その後、時折水位を下げて支持体内の液肥水位８を低下させて根９に酸素を供給しながら、液肥水位が支持体上表面５から２０ｍｍ〜５５ｍｍ下方に位置しているように調整して９０日間栽培した。
【００２５】
また比較例として、支持体としてロックウールと従来からみつば等の水耕栽培に用いられている軟質ウレタンフォームを用いて同様の栽培実験を行った。この実施例と比較例に用いた支持体の物性を表１、表２に示す。
また、実施例１〜２、比較例１〜２の支持体を用いた栽培結果を表３に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
【表２】
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【００２８】
【表３】
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【００２９】
ここで、表２ロックウールの吸上げ高さについては、支持体全体としての吸上げ高さでなく、ロックウール繊維の濡れ高さを吸上げ高さとした。
上記表３に示したように、実施例１〜２の支持体は苗の支持性に優れ、苗の生育状況も良好であった。また、支持体の上表面が常に乾燥していたため、支持体上表面の青カビ・苔の発生は全くなく、病気の発生もなく、品質のよいトマトが多く収穫できた。ここで、実施例２の支持体をもちいて収穫されたトマトの総重量を１００とし、他例での収穫量との指数で表した。
比較例１のロックウールを支持体として用いた場合には、苗の支持性は良かったが、水位を下げても支持体内の液肥水位がほとんど下がらず、支持体上表面まで常に冠水していたため、支持体上表面に青カビ、苔が大量に発生してしまい、２株が枯死してしまった。また、残り３株のうち１株はかなりの根腐れを起こしてしまい、全体的に生育が非常に悪かった。
比較例２の従来の軟質ウレタンフォームを支持体として用いた場合には、他例と同様に図１のようにして保持させようとしたところ、植付け当初は辛うじて苗を支持し生育していたが、水の供給力の低さと伸びが大きいためか根がほとんど成長せず水耕栽培容器で栽培し始めてから１ヶ月で全滅してしまい、収穫にまで至らなかった。
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明による所定の物性を持つポリウレタンフォームからなる水耕栽培用支持体は親水性であり、上部に結実する果菜類の水耕栽培にも用いることができるほどにしっかりとした支持性を有しながら、適度な水と酸素の供給バランスを兼ね備えており、なおかつ根の成長を阻害せず生育状況も非常に良好であった。
また、液肥水位を時折下げて根に酸素を供給してやるときに、支持体内の液肥水位８（毛細管現象による吸い上げ高さ）は重力と均衡が再びとれる位置まで容易に下がるため、支持体の上表面が常に乾燥していた。このことから根からの酸素摂取が活発に行なわれ生育状況は非常に良好であり、支持体上表面の青カビ・苔の発生がなく、根腐れ・病気等の発生も全くなく、品質のよいトマトが多く収穫できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の水耕栽培用支持体の使用例
【図２】図１の水耕栽培用支持体の中心円筒状部
【図３】本願の水耕栽培の一例
【図４】従来のトマト水耕栽培用支持体として軟質ポリウレタンフォームを使用した例
【図５】従来のトマト水耕栽培用支持体として軟質ポリウレタンフォームを使用した場合の網目状の箱による補強例
【図６】従来のトマト水耕栽培用支持体としてロックウールを使用した例
【図７】図６の水耕栽培用支持体の中心円筒状部
【符号の説明】
１…　ポリウレタンフォーム支持体
２、１２、２２…　苗
３…　円筒型ポリウレタンフォーム
４…　カット線
５…　支持体の上表面
６…　蓋
７…　循環液体肥料
８…　支持体内の液体肥料水位
９、１４、２４…　根
１０…　支持体を固定する穴
１１…　軟質ポリウレタンフォームシート
１３…　網目状の箱
２１…　ロックウール支持体
２３…　円筒型ロックウール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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