(57)【要約】【課題】植物の生育に必要な水分を効率的に吸収し、保持することができる人工土壌粒子を提供する。【解決手段】繊維１を造粒してなる繊維塊状体１０を有する人工土壌粒子５０であって、繊維塊状体１０の初期の吸水性を高める吸水促進材３を含み、吸水促進材３は、有機高分子材３ａ及び／又は親水化材、並びに無機多孔質材３ｂからなる群から選択される少なくとも一つを含み、有機高分子材３ａは、寒天、ポリエチレングリコール、カラギーナン、ゼラチン、ペクチン、アルギン酸、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、及びその塩又は誘導体、ポリアクリルアミド系吸水性樹脂、ポリビニルアルコール系吸水性樹脂、並びにポリアルキレンオキサイド系吸水性樹脂からなる群から選択される少なくとも一つの親水性物質を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維を造粒してなる繊維塊状体を有する人工土壌粒子であって、
前記繊維塊状体の初期の吸水性を高める吸水促進材を含む人工土壌粒子。
【請求項２】
前記吸水促進材は、有機高分子材及び／又は親水化材、並びに無機多孔質材からなる群から選択される少なくとも一つを含む請求項１に記載の人工土壌粒子。
【請求項３】
前記有機高分子材は、寒天、ポリエチレングリコール、カラギーナン、ゼラチン、ペクチン、アルギン酸、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、及びその塩又は誘導体、ポリアクリルアミド系吸水性樹脂、ポリビニルアルコール系吸水性樹脂、並びにポリアルキレンオキサイド系吸水性樹脂からなる群から選択される少なくとも一つの親水性物質を含む請求項２に記載の人工土壌粒子。
【請求項４】
前記親水化材は、親水性ラテックス、界面活性剤、及び湿潤剤からなる群から選択される少なくとも一つを含む請求項２又は３に記載の人工土壌粒子。
【請求項５】
前記無機多孔質材は、珪藻土、パーライト、バーミキュライト、ゼオライト、ベントナイト、クレー、及び多孔質ガラスビーズからなる群から選択される少なくとも一つである請求項２〜４の何れか一項に記載の人工土壌粒子。
【請求項６】
前記繊維は、有機繊維である請求項１〜５の何れか一項に記載の人工土壌粒子。
【請求項７】
前記吸水促進材は、前記繊維の表面の少なくとも一部を被覆している請求項１〜６の何れか一項に記載の人工土壌粒子。
【請求項８】
ｐＦ値１．５における体積含水率が２０％以上である請求項１〜７の何れか一項に記載の人工土壌粒子。
【請求項９】
前記繊維の繊維長は、０．１〜２０００μｍである請求項１〜８の何れか一項に記載の人工土壌粒子。
【請求項１０】
前記繊維塊状体の表面の少なくとも一部が通水性膜で被覆されている請求項１〜９の何れか一項に記載の人工土壌粒子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維を造粒してなる繊維塊状体を有する人工土壌粒子に関する。
【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。人工土壌を用いて根菜類を植物工場で栽培するためには、土壌としての基本性能に優れ、品質が高く、且つ取り扱いが容易な人工土壌粒子を開発する必要がある。また、人工土壌には、植物に対する水遣りの回数を低減でき、水分量の管理が容易になる等、天然土壌では実現が困難な独自の機能が求められるようになっている。
【０００３】
特許文献１には、無機物質材からなる粒体を、有機植物繊維等からなる有機物質材に絡ませるとともに、結合剤によって粒状に固結した人工団粒体が提案されている。この人工団粒体は、有機物質材として有機植物繊維等を用いることにより、保水性を向上させようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０４２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
人工土壌の開発にあたっては、天然土壌と同等の植物育成力を達成しながら、保水性を適切に維持、管理できる機能が求められる。特に、人工土壌培地内に水分を効率的に吸収、保持させることは、植物に対する水遣り回数の低減や、植物の種類に応じた最適な栽培スケジュールを実現するために必要なことである。
【０００６】
この点、特許文献１の人工団粒体は、無機物質材を有機植物繊維等に絡ませて結合剤によって粒状化したものであり、親水性の高い有機植物繊維を使用しているため、水分を団粒体内に吸収して、団粒体内の多孔質構造の隙間に水分を保持することができると考えられる。しかし、有機植物繊維を造粒した団粒体は、一旦乾燥状態になると団粒体内の隙間に多量の空気が侵入するため、改めて灌水しようとしても空気が邪魔をして団粒体の隙間に水が染み込み難くなり、その結果、人工土壌に水分が十分に保持されないまま、排出されてしまう虞があった。つまり、従来の人工土壌では、灌水の初期段階から効率よく水分を吸収することができない場合があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、植物の生育に必要な水分を効率的に吸収し、保持することができる人工土壌粒子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人工土壌粒子の特徴構成は、
繊維を造粒してなる繊維塊状体を有する人工土壌粒子であって、
前記繊維塊状体の初期の吸水性を高める吸水促進材を含むことにある。
【０００９】
本構成の人工土壌粒子によれば、繊維塊状体の初期の吸水性を高める吸水促進材を含んでいるため、灌水等によって供給された水分を繊維塊状体内に速やかに吸収し、保持することができる。その結果、灌水の初期段階や灌水が少量の場合でも、植物の生育に必要な水分を植物が利用することができるようになり、水遣り等の回数を減らして作業者の労力を低減することができる。
【００１０】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記吸水促進材は、有機高分子材及び／又は親水化材、並びに無機多孔質材からなる群から選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。
【００１１】
有機高分子材、親水化材、及び無機多孔質材は、外部環境の水分を吸収し易い吸水促進材として適切な材料である。従って、本構成の人工土壌粒子によれば、灌水等によって供給された水分を繊維塊状体内に速やかに吸収し、確実に保持することができる。
【００１２】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記有機高分子材は、寒天、ポリエチレングリコール、カラギーナン、ゼラチン、ペクチン、アルギン酸、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、及びその塩又は誘導体、ポリアクリルアミド系吸水性樹脂、ポリビニルアルコール系吸水性樹脂、並びにポリアルキレンオキサイド系吸水性樹脂からなる群から選択される少なくとも一つの親水性物質を含むことが好ましい。
【００１３】
本構成の人工土壌粒子によれば、有機高分子材として適切な親水性物質を選択しているので、繊維塊状体の初期の吸水性をさらに高めることが可能となる。また、有機高分子材が繊維塊状体内に侵入すると、有機高分子材は繊維に絡み付き、繊維に対して結合又は接触した状態となる。このため、灌水等によって供給された水分は、有機高分子材を介して繊維塊状体を構成する繊維に確実に受け渡される。
【００１４】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記親水化材は、親水性ラテックス、界面活性剤、及び湿潤剤からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
【００１５】
本構成の人工土壌粒子によれば、親水化材として適切な材料を選択しているので、繊維塊状体の初期の吸水性をさらに高めることが可能となる。また、親水化材が繊維塊状体と接触すると繊維の親水性が向上し、繊維塊状体はより多くの水分を吸収することができるようになる。このため、灌水等によって供給された水分は繊維塊状体の内部に蓄積され、その結果、人工土壌粒子の保水性が飛躍的に向上する。
【００１６】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記無機多孔質材は、珪藻土、パーライト、バーミキュライト、ゼオライト、ベントナイト、クレー、及び多孔質ガラスビーズからなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。
【００１７】
本構成の人工土壌粒子によれば、無機多孔質材として適切な材料を選択しているので、繊維塊状体の初期の吸水性をさらに高めることが可能となる。また、無機多孔質材は吸湿性が高いため、灌水等によって供給された水分は、無機多孔質材により効率よく吸収され、無機多孔質材を介して繊維塊状体を構成する繊維に確実に受け渡される。
【００１８】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記繊維は、有機繊維であることが好ましい。
【００１９】
本構成の人工土壌粒子によれば、繊維塊状体に使用する繊維として、比較的柔軟な有機繊維を使用しているので、繊維塊状体を形成すると繊維どうしが複雑に絡み合って多数の空隙が形成され、その結果、繊維塊状体内に吸収した水分を植物が容易に利用可能な水、いわゆる易効水として保持することができる。従って、水遣り等の回数を減らしても、植物の成長を促すことができる。
【００２０】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記吸水促進材は、前記繊維の表面の少なくとも一部を被覆していることが好ましい。
【００２１】
本構成の人工土壌粒子によれば、吸水促進材は、繊維塊状体を構成する繊維の表面の少なくとも一部を被覆していることから、繊維の表面に吸水促進材が直接作用することができる。その結果、繊維塊状体の初期の吸水性を確実に高め、灌水等によって供給された水分を繊維塊状体内に速やかに吸収させることができる。
【００２２】
本発明に係る人工土壌粒子において、
ｐＦ値１．５における体積含水率が２０％以上であることが好ましい。
【００２３】
本構成の人工土壌粒子によれば、ｐＦ値１．５における体積含水率が２０％以上であるため、植物の栽培に必要な水分を人工土壌粒子内に十分に保持することができる。
【００２４】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記繊維の繊維長は、０．１〜２０００μｍであることが好ましい。
【００２５】
本構成の人工土壌粒子によれば、繊維塊状体を構成する繊維が最適な繊維長を有しているため、植物が容易に利用可能な水、いわゆる易効水を繊維塊状体内に確実に保持することができる。
【００２６】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記繊維塊状体の表面の少なくとも一部が通水性膜で被覆されていることが好ましい。
【００２７】
本構成の人工土壌粒子によれば、繊維塊状体の表面の少なくとも一部が通水性膜で被覆されていることから、繊維塊状体と外部環境との通水性を確保しつつ、一定の遮蔽性及び剛性を確立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、第一実施形態に係る人工土壌粒子の模式図である。
【図２】図２は、吸水促進材として有機高分子材を使用した場合の人工土壌粒子の空隙と吸収される水分との関係を概念的に示したモデル図である。
【図３】図３は、吸水促進材として無機多孔質材を使用した場合の人工土壌粒子の空隙と吸収される水分との関係を概念的に示したモデル図である。
【図４】図４は、吸水促進材として有機高分子材及び無機多孔質材の両方を使用した場合の人工土壌粒子の空隙と吸収される水分との関係を概念的に示したモデル図である。
【図５】図５は、第二実施形態に係る人工土壌粒子の模式図である。
【図６】図６は、本発明の人工土壌培地の三相比率の変化を示したグラフである。
【図７】図７は、本発明の人工土壌培地の三相比率の変化を示したグラフである。
【図８】図８は、本発明の人工土壌培地の三相比率の変化を示したグラフである。
【図９】図９は、比較例の人工土壌培地の三相比率の変化を示したグラフである。
【図１０】図１０は、吸水促進材として分子量の異なるポリエチレングリコールを使用した本発明の人工土壌培地の三相比率の変化を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る人工土壌粒子に関する実施形態を図１〜図１０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。ここで、本明細書中に記載される「外部環境」とは、人工土壌粒子の外側の環境を意図する。複数の人工土壌粒子の間に形成される外部環境には水分が存在し得る。
【００３０】
＜人工土壌粒子＞
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態に係る人工土壌粒子５０の模式図である。人工土壌粒子５０は、繊維１を造粒してなる繊維塊状体１０を有する。繊維塊状体１０は、繊維１が絡み合った粒状物に形成され、繊維１の間には空隙２が存在している。人工土壌粒子５０は、繊維塊状体１０の空隙２に水分を吸収し、保持することができる。人工土壌粒子５０のベースとなる繊維塊状体１０が保水性を有するため、外部環境が湿潤状態となった場合は、外部環境に存在する水分を人工土壌粒子５０内に吸収し、保持することができる。このように、人工土壌粒子５０は、土壌として求められる保水性を維持しながら、外部環境との通気性を一定以上に確保することができる。その結果、植物の根腐れ等を防止することができる。他方、外部環境が乾燥状態となった場合は、繊維塊状体１０の空隙２に保持された水分が外部環境に放出される。これにより、植物は、水分を容易に利用することができる。このように、人工土壌粒子５０は、繊維塊状体１０を形成する繊維１の間に存在する空隙２によって、優れた保水性と通気性との良好なバランスを実現している。
【００３１】
繊維塊状体１０を構成する繊維１は、繊維塊状体１０内の空隙２に十分な水分を保持できるよう、有機繊維を使用することが好ましい。有機繊維は比較的柔軟であるため、繊維塊状体１０を構成する繊維１どうしが複雑に絡み合って多数の空隙２を形成する。その結果、繊維塊状体１０の保水性が高まり、人工土壌粒子５０に吸収された水分を植物が容易に利用可能な水、いわゆる易効水として保持することができる。そのため、水遣り等の回数を減らしても、植物の成長を促すことができる。有機繊維は、天然有機繊維、又は合成有機繊維の何れも使用可能である。天然有機繊維としては、例えば、絹、羊毛、綿、セルロース繊維を挙げることができ、合成有機繊維としては、例えば、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維、レーヨン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリウレタン繊維を挙げることができる。これらの有機繊維のうち、天然有機繊維であるセルロース繊維が好ましく使用される。なお、繊維塊状体１０に使用する繊維１として、天然有機繊維と合成有機繊維とを混繊したものを使用することも可能である。
【００３２】
繊維塊状体１０を構成する繊維１の繊維長は、人工土壌粒子５０の保水性と関係する。従って、繊維１の繊維長を調節することにより、繊維１と水との吸着性を制御することができる。繊維１の繊維長は、０．１〜２０００μｍが好ましい。繊維１の繊維長が０．１μｍより短いと、十分な保水性が得られない虞がある。一方、繊維１の繊維長が２０００μｍより長いと、水分と繊維との吸着性が強くなり過ぎて、植物が利用できる水が少なくなる虞がある。
【００３３】
ここで、人工土壌粒子は、一旦乾燥状態になると、繊維塊状体１０内の空隙２に多量の空気が侵入するため、改めて灌水しようとしても空気が邪魔をして繊維塊状体１０内の空隙２に水が染み込み難くなり、その結果、水分が繊維塊状体１０内に十分保持されないまま、排出されてしまう虞がある。つまり、人工土壌粒子は、灌水の初期段階から効率よく水分を吸収することが困難となる場合がある。そこで、本発明では、灌水時における繊維１の初期の吸水性を高めるため、人工土壌粒子に吸水促進材を含有させている。吸水促進材は、有機高分子材及び／又は親水化材、並びに無機多孔質材からなる群から選択される少なくとも一つを含む。すなわち、吸水促進材は、有機高分子材、親水化材、及び無機多孔質材のうちの少なくとも一つを含むように構成される。これにより、人工土壌粒子５０は、吸水促進材の作用により繊維塊状体１０内への吸水が促進される。以下、吸水促進材を含有する人工土壌粒子５０について、詳細に説明する。
【００３４】
〔吸水促進材として有機高分子材及び／又は親水化材を含有する人工土壌粒子〕
図２は、図１に示した人工土壌粒子５０を部分的に拡大したものであり、吸水促進材３として有機高分子材３ａを使用した場合の人工土壌粒子の空隙２と吸収される水分Ｗとの関係を概念的に示したモデル図である。なお、本実施形態では、吸水促進材３として有機高分子材３ａのみを使用している場合を例に挙げて説明するが、親水化材のみを使用してもよく、有機高分子材３ａ及び親水化材の両方を使用してもよい。これら３通りの使用パターンは、人工土壌粒子の使用環境や栽培対象となる植物の種類等に応じて適宜選択可能である。図２（ａ）は灌水などにより水分が供給された直後の水分Ｗと繊維塊状体１０を構成する繊維１との関係を示し、図２（ｂ）は供給された水分Ｗが有機高分子材３ａから繊維１に受け渡される段階を示し、図２（ｃ）は供給された水分Ｗが空隙２を満たした段階を示している。繊維１に吸水促進材３として有機高分子材３ａを添加すると、有機高分子材３ａが繊維塊状体１０内に侵入して繊維１に絡み付き、繊維１に対して結合又は接触した状態となる。ここで、有機高分子材３ａは、高い親水性を有するものが選択される。これにより、図２（ａ）に示すように、灌水などによって供給された水分Ｗを速やかに吸着する。次いで、有機高分子材３ａに吸着した水分Ｗは、図２（ｂ）に示すように、有機高分子材３ａを介して、繊維１に速やかに受け渡され、さらに、図２（ｃ）に示すように、空隙２内に速やかに吸収、保持される。従って、灌水の初期段階や灌水が少量の場合でも、植物の生育に必要な水分を植物が利用することができるようになる。その結果、栽培植物への水遣りの回数を減らすことができ、作業者の労力を低減することが可能となる。なお、吸水促進材３として親水化材を使用した場合は、繊維１が親水化材によって親水化され、その結果、繊維塊状体１０はより多くの水分を吸収することができるようになり、人工土壌粒子の保水性を飛躍的に向上させることができる。
【００３５】
有機高分子材３ａは、高い親水性に加えて、繊維塊状体１０を構成する繊維１との親和性が高いものが使用される。そのような有機高分子材３ａとして、例えば、寒天、ポリエチレングリコール、カラギーナン、ゼラチン、ペクチン、アルギン酸、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、及びその塩又は誘導体、ポリアクリルアミド系吸水性樹脂、ポリビニルアルコール系吸水性樹脂、ポリアルキレンオキサイド系吸水性樹脂等の親水性物質が挙げられる。これらの親水性物質のうち、寒天、ポリエチレングリコール、アルギン酸、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、及びその塩又は誘導体が好ましく使用される。ポリエチレングリコールについては、分子量２０００〜２００００のものが好ましい。また、アルギン酸、及びその塩又は誘導体としては、例えば、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸カルシウム、アルギン酸アンモニウム、アルギン酸エステルを挙げることができる。上掲の有機高分子材３ａは、二種以上を混合した状態で使用することも可能である。
【００３６】
親水化材も有機高分子材３ａと同様に、高い親水性に加えて、繊維塊状体１０を構成する繊維１との親和性が高いものが使用される。そのような親水化材として、例えば、親水性ラテックス、界面活性剤、湿潤剤が挙げられる。親水性ラテックスを例示すると、天然ラテックス、ポリクロロプレンラテックス、スチレン−ブタジエンラテックス、スチレン−ブタジエン−ビニルピリジンラテックス、アクリロニトリル−ブタジエンラテックス、カルボキシル変性スチレン−ブタジエンラテックス、カルボキシル変性スチレン−ブタジエン−ビニルピリジンラテックス、カルボキシル変性アクリロニトリル−ブタジエンラテックス、カルボキシル変性メチルメタクリレート−ブタジエンラテックス、アクリレート系ラテックス、水系ポリウレタン樹脂等が挙げられる。これらの親水性ラテックスのうち、アクリレート系ラテックスが好ましく使用される。界面活性剤は、例えば、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤を使用することができる。湿潤剤は、例えば、アルキルアリルスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩を使用することができる。上掲の親水化材は、二種以上を混合した状態で使用することも可能である。
【００３７】
有機高分子材３ａの使用量は、灌水初期の繊維塊状体１０の吸水性と関係する。従って、有機高分子材３ａの使用量を調節することにより、繊維塊状体１０の吸水性を制御することができる。本発明では、繊維塊状体１０の造粒を行う際に、１００ｇの繊維１に対して０．３〜２０ｇの有機高分子材３ａを添加することが好ましい。有機高分子材３ａの添加量が、１００ｇの繊維１に対して０．３ｇを下回ると、繊維１の吸水性を十分に高めることができない虞がある。一方、有機高分子材３ａの添加量が、１００ｇの繊維１に対して２０ｇを上回ると、有機高分子材３ａが繊維塊状体１０内の空隙２を狭めることになり、人工土壌粒子５０の保水性が低下する虞がある。
【００３８】
造粒時に繊維１に添加した有機高分子材３ａは、繊維塊状体１０を形成したときに、繊維塊状体１０を構成する繊維１の表面の少なくとも一部を被覆している状態となっていることが望ましい。これにより、有機高分子材３ａを繊維１の表面に直接作用させることができ、有機高分子材３ａに吸着した水分を繊維１に確実に受け渡すことができる。その結果、人工土壌粒子５０の初期の吸水性を確実に高め、灌水などによって供給された水分を繊維塊状体１０内に速やかに吸収させることができる。
【００３９】
〔吸水促進材として無機多孔質材を含有する人工土壌粒子〕
図３は、図１に示した人工土壌粒子５０を部分的に拡大したものであり、吸水促進材３として無機多孔質材３ｂを使用した場合の人工土壌粒子５０の空隙２と吸収される水分Ｗとの関係を概念的に示したモデル図である。図３（ａ）は灌水などにより水分が供給された直後の水分Ｗと繊維塊状体１０を構成する繊維１との関係を示し、図３（ｂ）は供給された水分Ｗが無機多孔質材３ｂから繊維１に受け渡される段階を示し、図３（ｃ）は供給された水分Ｗが空隙２を満たした段階を示している。繊維１に吸水促進材３として無機多孔質材３ｂを添加すると、無機多孔質材３ｂは、繊維１の表面に付着し、繊維１に結合又は接触した状態となる。ここで、無機多孔質材３ｂは、高い吸湿性を有するものが選択される。これにより、図３（ａ）に示すように、灌水などによって供給された水分Ｗを速やかに吸収する。次いで、吸収された水分Ｗは、図３（ｂ）に示すように、無機多孔質材３ｂを介して、繊維１に速やかに受け渡され、さらに、図３（ｃ）に示すように、空隙２内に速やかに保持される。従って、灌水の初期段階や灌水が少量の場合でも、植物の生育に必要な水分を植物が利用することができるようになる。その結果、栽培植物への水遣りの回数を減らすことができ、作業者の労力を低減することが可能となる。
【００４０】
無機多孔質材３ｂは、高い吸湿性を備えるものが使用され、例えば、珪藻土、パーライト、バーミキュライト、ゼオライト、ベントナイト、クレー、多孔質ガラスビーズ等の多孔質材が使用される。これらの多孔質材のうち、珪藻土が好ましく使用される。無機多孔質材３ｂとして珪藻土を使用すると、繊維塊状体１０を造粒する際に、珪藻土が水分を吸収して粘性を示すようになるため、接着し難い繊維１どうしを容易に接合させることが可能になる。また、上掲の無機多孔質材３ｂは、二種以上を混合した状態で使用することも可能である。
【００４１】
無機多孔質材３ｂの使用量は、灌水初期の繊維塊状体１０の吸水性と関係する。従って、無機多孔質材３ｂの使用量を調節することにより、繊維塊状体１０の吸水性を制御することができる。本発明では、繊維塊状体１０の造粒を行う際に、１００ｇの繊維１に対して２０〜５００ｇの無機多孔質材３ｂを添加することが好ましい。無機多孔質材３ｂの添加量が、１００ｇの繊維１に対して２０ｇを下回ると、繊維１の吸水性を十分に高めることができない虞がある。一方、無機多孔質材３ｂの添加量が、１００ｇの繊維１に対して５００ｇを上回ると、無機多孔質材３ｂが繊維塊状体１０内の空隙２を狭めることになり、人工土壌粒子５０の保水性が低下する虞がある。
【００４２】
造粒時に繊維１に添加した無機多孔質材３ｂは、繊維塊状体１０を形成したときに、繊維１の表面の少なくとも一部を被覆している状態となっていることが望ましい。これにより、無機多孔質材３ｂを繊維１の表面に直接作用させることができ、無機多孔質材３ｂに吸着した水分を繊維１に確実に受け渡すことができる。その結果、人工土壌粒子５０の初期の吸水性を確実に高め、灌水などによって供給された水分を繊維塊状体１０内に速やかに吸収させることができる。
【００４３】
〔吸水促進材として有機高分子材及び／又は親水化材、並びに無機多孔質材を含有する人工土壌粒子〕
人工土壌粒子５０を設計するに際し、吸水促進材３として有機高分子材３ａ及び／又は親水化材、並びに無機多孔質材３ｂを繊維塊状体１０に含有させることが有効である。図４は、図１に示した人工土壌粒子５０を部分的に拡大したものであり、吸水促進材３として有機高分子材３ａ及び無機多孔質材３ｂを使用した場合の人工土壌粒子５０の空隙２と吸収される水分Ｗとの関係を概念的に示したモデル図である。なお、本実施形態では、吸水促進材３として有機高分子材３ａ及び無機多孔質材３ｂを使用している場合を例に挙げて説明するが、親水化材及び無機多孔質材３ｂを使用してもよく、有機高分子材３ａ、親水化材、及び無機多孔質材３ｂを使用してもよい。これら３通りの使用パターンは、人工土壌粒子の使用環境や栽培対象となる植物の種類等に応じて適宜選択可能である。図４（ａ）は灌水などにより水分が供給された直後の水分Ｗと繊維塊状体１０を構成する繊維１との関係を示し、図４（ｂ）は供給された水分Ｗが有機高分子材３ａ及び無機多孔質材３ｂから繊維１に受け渡される段階を示し、図４（ｃ）は供給された水分Ｗが空隙２を満たした段階を示している。繊維１に有機高分子材３ａ及び無機多孔質材３ｂを添加すると、図４に示すように、無機多孔質材３ｂと繊維１とが有機高分子材３ａを介して繋がったような状態となるため、両者は、協働して相乗的な吸水促進効果を発揮することが可能となる。無機多孔質材３ｂは、繊維１に結合又は接触している有機高分子材３ａとの高い親和性を有しているため、図４（ａ）に示すように、灌水などによって供給された水分Ｗを有機高分子材３ａと協働して速やかに吸着する。次いで、有機高分子材３ａ及び無機多孔質材３ｂに吸着した水分Ｗは、図４（ｂ）に示すように、有機高分子材３ａ及び無機多孔質材３ｂを介して、繊維１に迅速且つ確実に受け渡され、さらに、図４（ｃ）に示すように、空隙２内に迅速且つ確実に保持される。従って、灌水の初期段階や灌水が少量の場合でも、植物の生育に必要な水分を植物がより容易に利用することができるようになる。その結果、栽培植物への水遣りの回数を減らすことができ、作業者の労力を低減することが可能となる。
【００４４】
有機高分子材３ａ及び無機多孔質材３ｂの使用量（使用比率）は、灌水初期の繊維塊状体１０の吸水性に大きく影響する。従って、有機高分子材３ａ及び無機多孔質材３ｂのそれぞれの使用量を調節することにより、繊維１の吸水性の効果を大幅に増強させることができる。無機多孔質材３ｂの使用量は、重量比で有機高分子材３ａの使用量に対して０．９〜１８００倍とすることが好ましい。無機多孔質材３ｂの使用量が、有機高分子材３ａに対して０．９倍を下回ると、有機高分子材３ａと無機多孔質材３ｂとの相乗効果を十分に高めることができない虞がある。一方、無機多孔質材３ｂの使用量が、有機高分子材３ａに対して１８００倍を上回っても、有機高分子材３ａとの相乗効果はそれ以上向上せず、むしろ粉落ち等の問題が発生する虞がある。
【００４５】
植物が成長するためには、灌水後、土壌が一定以上の水分量を保持する必要がある。土壌が水分を保持する力はｐＦ値として表され、ｐＦ値１．５における体積含水率を一定以上に設定する必要がある。ここで、体積含水率は、１日あたり３０〜５０ｍｍ以上灌水後、通常２４時間後に土壌中に残っている（重力による排水が略終了した状態）の水分量を示している。土壌に植栽した植物を十分に生育させるためには、ｐＦ値１．５における体積含水率を２０％以上、好ましくは３０％以上に設定する。人工土壌培地の体積含水率をこのような範囲に設定すれば、植物の栽培に必要な水分を人工土壌粒子５０内に十分に保持することができるため、植物の成長を促進させることができる。
【００４６】
人工土壌粒子５０の粒径は、栽培対象の植物により適宜選択されるが、好ましくは１〜１０ｍｍであり、より好ましくは２〜８ｍｍであり、さらに好ましくは２〜５ｍｍである。人工土壌粒子５０の粒径が１ｍｍ未満の場合、人工土壌粒子５０間の隙間が小さくなり、隙間の毛管力により水分が過剰に保持されることになる。その結果、排水性が低下することにより植物の根から酸素を吸収し難くなり、根腐れが発生する虞がある。一方、人工土壌粒子５０の粒径が１０ｍｍを超えると、人工土壌粒子５０間の隙間が大きくなって排水性が過剰になり過ぎることにより、植物が十分な水分を吸収し難しくなったり、人工土壌粒子５０から構成される人工土壌培地が疎になって植物が横倒れする虞がある。人工土壌粒子５０の粒径は、篩掛けにより調整することができる。
【００４７】
（第二実施形態）
図５は、第二実施形態に係る人工土壌粒子５１の模式図である。人工土壌粒子５１は、第一実施形態の人工土壌粒子５０を構成する繊維塊状体１０の外表面の少なくとも一部を通水性膜２０で被覆したものである。通水性膜２０は、水分が通過可能な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。通水性膜２０は、繊維塊状体１０と外部環境との通水性を確保しつつ、一定の遮蔽性及び剛性を確立するよう機能する。このため、通水性膜２０の膜厚や材質を変更することによっても、人工土壌粒子５１の保水性及び吸水性を調整することが可能となる。通水性膜２０は、外部環境からの水分の取り込み、及び外部環境への水分の放出が可能であるため、通水性膜２０を備えた人工土壌粒子５１は、人工土壌等の水分の移動を伴う用途において、優れた適応性を示すことができる。
【００４８】
また、繊維塊状体１０を通水性膜２０で覆うことにより、人工土壌粒子５１の強度が維持され、耐久性も向上する。従って、繊維塊状体１０の外表部を通水性膜２０で被覆することにより、保水性と強度とを両立させることができる。通水性膜２０は、繊維塊状体１０を構成する繊維の絡み合い部分（繊維同士が接触する部分）を補強するように、繊維塊状体１０の外表部から若干内側に浸透した状態にまで厚みを形成してもよい。これにより、人工土壌粒子５１の強度及び耐久性をさらに向上させることができる。通水性膜２０の膜厚は、１〜２００μｍに設定され、好ましくは１０〜１００μｍに設定され、より好ましくは２０〜６０μｍに設定される。
【００４９】
通水性膜２０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等の合成高分子系のゲル化剤、又はアルギン酸ナトリウム等の天然ゲル化剤を使用することも可能である。
【００５０】
＜人工土壌粒子の製造方法＞
第一実施形態の人工土壌粒子５０の製造方法について説明する。吸水促進材３として有機高分子材３ａを使用する場合、先ず、所定量の繊維１を撹拌混合造粒装置で撹拌しながら、バインダーに有機高分子材３ａを添加した造粒液を少量ずつ投入して造粒する。これにより、繊維１の表面に有機高分子材３ａが付着する。なお、吸水促進材３として親水化材を使用する場合、あるいは有機高分子材３ａ及び親水化材の両方を使用する場合も同様の操作を行う。使用可能なバインダーとしては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ラテックス等を挙げることができる。吸水促進材３として無機多孔質材３ｂを使用する場合、無機多孔質材３ｂを繊維１と一緒に撹拌混合造粒装置に投入し、均一になるまで撹拌混合した後、撹拌しながら、造粒液を少量ずつ投入して造粒する。有機高分子材３ａ及び無機多孔質材３ｂを使用する場合は、繊維１の表面に有機高分子材３ａ及び無機多孔質材３ｂが付着した造粒物を得ることができる。繊維１の造粒物を乾燥機で乾燥させると、繊維１の表面の少なくとも一部が有機高分子材３ａ及び／又は無機多孔質材３ｂで被覆された状態となる。次いで、乾燥機を昇温し、造粒物内に分散しているバインダーを溶融させることにより、繊維１どうしを固着させる。これにより、繊維塊状体１０が完成し、図１に示した人工土壌粒子５０として使用することができる。なお、固体（粉体）のバインダーを繊維１と一緒に撹拌混合造粒装置に投入し、均一になるまで撹拌混合した後、吸水促進材３を含有する液を少量ずつ添加して、繊維塊状体１０を仕上げることも可能である。人工土壌粒子５０は、必要に応じて、乾燥及び分級が行われ、粒径が調整される。
【００５１】
繊維塊状体１０を造粒する際に、無機多孔質材３ｂとして珪藻土を使用すると、造粒する繊維塊状体１０の粒度分布等を容易に調整することが可能になる。珪藻土は、水分を吸収することで粘性を示すようになるため、造粒の際に添加する水分により、接着し難い繊維１どうしを容易に接着させることができる。この珪藻土の特性を利用し、さらに、撹拌混合造粒装置の撹拌羽根の回転速度やバインダーの滴下量を調整することで、所望の粒度分布を有する繊維塊状体１０を容易に製造することが可能になる。
【００５２】
第二実施形態の人工土壌粒子５１は、第一実施形態の人工土壌粒子５０を構成する繊維塊状体１０の表面に通水性膜２０を形成したものである。例えば、樹脂材料としてポリエチレンエマルジョンを使用する場合を例に挙げて説明する。繊維塊状体１０を適切な容器に投入し、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２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のポリエチレンエマルジョンを添加する。ポリエチレンエマルジョンには、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の外表部にポリエチレン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の外表部からポリエチレン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、ポリエチレン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、ポリエチレンエマルジョンが付着した繊維塊状体１０を乾燥機で乾燥させ、次いで、乾燥機を昇温してポリエチレンを溶融させ、繊維塊状体１０の外表部付近の繊維１にポリエチレンを融着させて通水性膜２０を形成する。これにより、繊維塊状体１０は外表部がポリエチレンの通水性膜２０で被覆され、一定の遮蔽性及び剛性が確立された人工土壌粒子５１が完成する。通水性膜２０においては、ポリエチレンが溶融する際にポリエチレンエマルジョンに含まれていた溶媒が蒸発し、多孔質構造が形成される。多孔質構造は、繊維塊状体１０と外部環境とを連通する連通孔として機能する。従って、繊維塊状体１０と外部環境との通水性が確保される。得られた人工土壌粒子５１は、必要に応じて、乾燥及び分級が行われ、粒径が調整される。
【実施例】
【００５３】
本発明の人工土壌粒子を使用して人工土壌培地を調製し、水分保持特性を評価した。本実施例では、灌水回数による人工土壌培地の三相分布の変化から、人工土壌培地の水分保持特性を評価した。
【００５４】
〔人工土壌培地の調製〕
表１に記載される配合量（ｇ）に従って、人工土壌粒子を作製した。
＜実施例１＞
有機繊維としてセルロース繊維（ＢＷＷ４０、平均繊維長０．２ｍｍ、平均繊維径０．０２ｍｍ  レッテンマイヤー社製）６００ｇを使用し、これを撹拌混合造粒装置（有限会社Ｇ−Ｌａｂｏ製）により撹拌、転動させながら、造粒液１２００ｇを加えて造粒し、内部に造粒液を含浸させた繊維塊状体を形成した。造粒液は、表１に示す配合量に従って、（１）バインダーであるポリオレフィン系樹脂エマルジョン（住友精化株式会社製、セポルジョンＧ３１５、濃度４０重量％）と、（２）吸水促進材（有機高分子材）である寒天水溶液（ナカライテスク株式会社製、造粒液の最終濃度：０．５重量％）とを混合したものとした。次いで、当該繊維塊状体にポリオレフィン系樹脂エマルジョン２５ｇを加えて、繊維塊状体の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。乾燥機を用いて当該繊維塊状体を６０℃で乾燥し、セルロース繊維の表面を寒天で被覆した後、乾燥機を１００℃に昇温してポリオレフィン系樹脂を溶融させ、セルロース繊維どうしを固着させて通水性膜を有する人工土壌粒子を作製した。
【００５５】
＜実施例２＞
有機繊維であるセルロース繊維３００ｇと吸水促進材（無機多孔質材）である珪藻土（ラヂオライト（登録商標）３００、昭和化学工業株式会社製）３００ｇとを撹拌混合造粒装置に投入し、均一になるまで撹拌、転動させながら、造粒液８２０ｇを加えて造粒し、内部に造粒液を含浸させた繊維塊状体を形成した。造粒液は、表１に示す配合量に従って、（１）ポリオレフィン系樹脂エマルジョンと、（２）水とを混合したものとした。乾燥機を用いて当該繊維塊状体を６０℃で乾燥し、セルロース繊維の表面を寒天で被覆した後、乾燥機を１００℃に昇温してポリオレフィン系樹脂を溶融させ、セルロース繊維どうしを固着させて人工土壌粒子を作製した。
【００５６】
＜実施例３＞
有機繊維であるセルロース繊維３００ｇと吸水促進材（無機多孔質材）である珪藻土３００ｇとを撹拌混合造粒装置に投入し、均一になるまで撹拌、転動させながら、造粒液８４４ｇを加えて造粒し、内部に造粒液を含浸させた繊維塊状体を形成した。造粒液は、表１に示す配合量に従って、（１）ポリオレフィン系樹脂エマルジョンと、（２）吸水促進材（有機高分子材）である寒天水溶液とを混合したものとした。乾燥機を用いて当該繊維塊状体を６０℃で乾燥し、セルロース繊維の表面を寒天で被覆した後、１００℃に昇温してポリオレフィン系樹脂を溶融させ、セルロース繊維どうしを固着させて人工土壌粒子を作製した。
【００５７】
＜実施例４＞
有機繊維であるセルロース繊維３００ｇと吸水促進材（無機多孔質材）である珪藻土３００ｇとを撹拌混合造粒装置に投入し、均一になるまで撹拌、転動させながら、造粒液８４４ｇを加えて造粒し、内部に造粒液を含浸させた繊維塊状体を形成した。造粒液は、表１に示す配合量に従って、（１）ポリオレフィン系樹脂エマルジョンと、（２）吸水促進材（有機高分子材）である寒天水溶液とを混合したものとした。乾燥機を用いて当該繊維塊状体を６０℃で乾燥し、セルロース繊維の表面を寒天で被覆した後、１００℃に昇温してポリオレフィン系樹脂を溶融させ、セルロース繊維どうしを固着させて人工土壌粒子を作製した。
【００５８】
＜実施例５＞
有機繊維であるセルロース繊維４００ｇと、吸水促進材（無機多孔質材）である珪藻土２００ｇ及び発泡ガラス（スーパーソル（登録商標）、株式会社トリム社製）１００ｇとを撹拌混合造粒装置に投入し、均一になるまで撹拌、転動させながら、造粒液１１７０ｇを加えて造粒し、内部に造粒液を含浸させた繊維塊状体を形成した。造粒液は、表１に示す配合量に従って、（１）ポリオレフィン系樹脂エマルジョンと、（２）吸水促進材（有機高分子材）である寒天水溶液とを混合したものとした。次いで、当該繊維塊状体にポリオレフィン系樹脂エマルジョン２５ｇを加えて、繊維塊状体の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。乾燥機を用いて当該繊維塊状体を６０℃で乾燥し、セルロース繊維の表面を寒天で被覆した後、乾燥機を１００℃に昇温してポリオレフィン系樹脂を溶融させ、セルロース繊維どうしを固着させて通水性膜を有する人工土壌粒子を作製した。
【００５９】
＜実施例６＞
有機繊維であるセルロース繊維１５０ｇと吸水促進材（無機多孔質材）である珪藻土５５０ｇとを撹拌混合造粒装置に投入し、均一になるまで撹拌、転動させながら、造粒液１０４５ｇを加えて造粒し、内部に造粒液を含浸させた繊維塊状体を形成した。造粒液は、表１に示す配合量に従って、（１）ポリオレフィン系樹脂エマルジョンと、（２）吸水促進材（有機高分子材）である寒天及びポリエチレングリコール（分子量：２０００、ナカライテスク株式会社製）を含む水溶液とを混合したものとした。乾燥機を用いて当該繊維塊状体を６０℃で乾燥し、セルロース繊維の表面を寒天及びポリエチレングリコールで被覆した後、１００℃に昇温してポリオレフィン系樹脂を溶融させ、セルロース繊維どうしを固着させて人工土壌粒子を作製した。
【００６０】
＜実施例７＞
有機繊維であるセルロース繊維３００ｇと吸水促進材（無機多孔質材）である珪藻土１８０ｇとを撹拌混合造粒装置に投入し、均一になるまで撹拌、転動させながら、造粒液８３４ｇを加えて造粒し、内部に造粒液を含浸させた繊維塊状体を形成した。造粒液は、表１に示す配合量に従って、（１）ポリオレフィン系樹脂エマルジョンと、（２）吸水促進材（有機高分子材）であるアルギン酸カリウム水溶液（株式会社キミカ社製）とを混合したものとした。乾燥機を用いて当該繊維塊状体を６０℃で乾燥し、セルロース繊維の表面をアルギン酸カリウムで被覆した後、１００℃に昇温してポリオレフィン系樹脂を溶融させ、セルロース繊維どうしを固着させて人工土壌粒子を作製した。
【００６１】
＜実施例８＞
有機繊維であるセルロース繊維２００ｇ及びポリエステル繊維（平均繊維長０．５ｍｍ、株式会社クラレ社製）１００ｇを撹拌混合造粒装置に投入し、均一になるまで撹拌、転動させながら、造粒液１１５５ｇを加えて造粒し、内部に造粒液を含浸させた繊維塊状体を形成した。造粒液は、表１に示す配合量に従って、（１）ポリオレフィン系樹脂エマルジョンと、（２）吸水促進材（有機高分子材）である寒天水溶液とを混合したものとした。次いで、当該繊維塊状体にポリオレフィン系樹脂エマルジョン２０ｇを加えて、繊維塊状体の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。乾燥機を用いて当該繊維塊状体を６０℃で乾燥し、セルロース繊維の表面を寒天で被覆した後、乾燥機を１００℃に昇温してポリオレフィン系樹脂を溶融させ、セルロース繊維どうしを固着させて通水性膜を有する人工土壌粒子を作製した。
【００６２】
＜実施例９＞
有機繊維であるポリエステル繊維２００ｇと吸水促進材（無機多孔質材）である珪藻土３５０ｇとを撹拌混合造粒装置に投入し、均一になるまで撹拌、転動させながら、造粒液１６５５ｇを加えて造粒し、内部に造粒液を含浸させた繊維塊状体を形成した。造粒液は、表１に示す配合量に従って、（１）ポリオレフィン系樹脂エマルジョンと、（２）吸水促進材（有機高分子材）である寒天、ポリエチレングリコール（分子量：２０００）、及びアルギン酸カリウムを含む水溶液とを混合したものとした。乾燥機を用いて当該繊維塊状体を６０℃で乾燥し、セルロース繊維の表面を寒天、ポリエチレングリコール、及びアルギン酸カリウムで被覆した後、１００℃に昇温してポリオレフィン系樹脂を溶融させ、セルロース繊維どうしを固着させて人工土壌粒子を作製した。
【００６３】
＜実施例１０＞
吸水促進材（有機高分子材）として、実施例１の寒天水溶液の代わりに、ポリエチレングリコール水溶液（分子量：２０００、ナカライテスク株式会社製、造粒液の最終濃度：０．５重量％）を使用した。それ以外は、実施例１と同様の方法で通水性膜を有する人工土壌粒子を作製した。
【００６４】
＜実施例１１＞
吸水促進材（有機高分子材）として、実施例１の寒天水溶液の代わりに、ポリエチレングリコール水溶液（分子量：６０００、ナカライテスク株式会社製、造粒液の最終濃度：０．５重量％）を使用した。それ以外は、実施例１と同様の方法で通水性膜を有する人工土壌粒子を作製した。
【００６５】
＜実施例１２＞
吸水促進材（有機高分子材）として、実施例１の寒天水溶液の代わりに、ポリエチレングリコール水溶液（分子量：２００００、ナカライテスク株式会社製、造粒液の最終濃度：０．５重量％）を使用した。それ以外は、実施例１と同様の方法で通水性膜を有する人工土壌粒子を作製した。
【００６６】
＜比較例１＞
吸水促進材を含まない造粒液を使用し、実施例１と同様の方法で通水性膜を有する人工土壌粒子を作製した。
【００６７】
【表１】
2016106629.tif 000003
【００６８】
実施例１〜１２、及び比較例１の各人工土壌粒子を篩掛けにより２〜４ｍｍの粒径に調整し、これを水分保持特性の評価試験に供する人工土壌培地とした。
【００６９】
〔人工土壌培地の水分保持特性の評価〕
底面に直径約１ｍｍの排水口が約２ｍｍの間隔で多数設けられているステンレスカップ（直径５０ｍｍ×高さ５１ｍｍ、容量１００ｃｃ）に、水分率が５重量％以下の各人工土壌培地１００ｃｃを投入し、これを試験に供した。試験方法としては、各人工土壌培地に、水を５０ｍｌ（比較例は１００ｍｌ）滴下し、試料の重量変化を測定し、各人工土壌培地の固相率、液相率、及び気相率の三相分布を算出した。そして、各人工土壌培地の液相率の値が一定となるまで、上記水の滴下及び三相分布の算出を繰り返し実施した。水分率及び固相率については、以下の方法で測定した。
（１）水分率：赤外線加熱乾燥質量測定式の水分率計（型番：ＭＯＣ−１２０Ｈ、株式会社島津製作所製）を用いて測定した。測定条件として、各人工土壌培地のサンプル量を約３〜６ｇ、加熱温度を１２０℃に設定した。
（２）固相率：水を滴下する前の各人工土壌培地１００ｃｃについて、デジタル実容積測定装置（型番：ＤＩＫ−１１５０、大起理化工業株式会社製）を用いて測定した。
【００７０】
図６〜図８は、本発明の人工土壌培地の三相比率の変化を示したグラフである。図６は、実施例１、実施例２、及び実施例３の人工土壌培地を評価したものであり、図７は、実施例４、実施例５、及び実施例６の人工土壌培地を評価したものであり、図８は、実施例７、実施例８、及び実施例９の人工土壌培地を評価したものである。図９は、比較例の人工土壌培地の三相比率の変化を示したグラフである。吸水促進材として寒天を使用した実施例１の人工土壌培地は、２回目の水の滴下で略一定の液相率（ｐＦ値１．５における体積含水率に相当）に達し、初期段階から非常に高い吸水性を示した。吸水促進材として珪藻土を使用した実施例２の人工土壌培地は、３回目の水の滴下で略一定の液相率に達し、こちらも初期段階から高い吸水性を示した。吸水促進材として有機高分子材である寒天と無機多孔質材である珪藻土とを併用した実施例３の人工土壌培地は、１回目の水の滴下で略一定の液相率に達し、初期段階から極めて高い吸水性を示した。実施例３の結果は、実施例１及び２の人工土壌培地よりも初期段階における吸水性が明らかに優れており、有機高分子材である寒天と無機多孔質材である珪藻土との相乗効果が確認された。実施例４の人工土壌培地は、実施例３の人工土壌粒子に添加する寒天の量を半分以下に減らしたものであるが、初期段階から高い吸水性を示し、有機高分子材である寒天と無機多孔質材である珪藻土との相乗効果が確認された。無機多孔質材として発泡ガラスを添加した実施例５の人工土壌培地、有機高分子材としてポリエチレングリコールを添加した実施例６の人工土壌培地、及び有機高分子材としてアルギン酸カリウムを添加した実施例７の人工土壌培地は、何れも高い吸水性を示し、これらの吸水促進材が人工土壌培地の初期の吸水性の向上に有効であることが示された。また、実施例８及び実施例９の人工土壌培地は、繊維塊状体に使用する繊維の一部又は全部に合成有機繊維であるポリエステル繊維を用いたものであるが、いずれも３回目の水の滴下で略一定の液相率に達しており、繊維として合成有機繊維を使用した場合においても、初期段階から高い吸水性を発揮することが確認された。一方、吸水促進材を含まない比較例１の人工土壌培地は、１回の水の滴下量を１００ｍｌ（実施例は５０ｍｌ）に増やしているにも関わらず、略一定の液相率に達するまでに５回の水の滴下を要することとなり、初期段階における吸水性は不十分な結果であった。
【００７１】
図１０は、吸水促進材として分子量が異なるポリエチレングリコールを使用した本発明の人工土壌培地の三相比率の変化を示したグラフであり、実施例１０の人工土壌培地（ＰＥＧの分子量：２０００）、実施例１１の人工土壌培地（ＰＥＧの分子量：６０００）、及び実施例１２の人工土壌培地（ＰＥＧの分子量：２００００）について、夫々評価したものである。実施例１０〜１２の人工土壌培地は、いずれも３回目の水の滴下で略一定の液相率に達した。吸水促進材として分子量が異なるポリエチレングリコールを使用した場合においても、初期段階から高い吸水性を発揮することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係る人工土壌粒子、及び当該人工土壌粒子を用いた人工土壌培地は、家庭菜園、植物工場、屋内緑化等における農業、園芸分野に利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１                        繊維
２                        空隙
３                        吸水促進材
３ａ                      有機高分子材
３ｂ                      無機多孔質材
１０                      繊維塊状体
２０                      通水性膜
５０，５１                人工土壌粒子
【図１】
2016106629.tif 000004
【図２】
2016106629.tif 000005
【図３】
2016106629.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016106629.tif 000010
【図８】
2016106629.tif 000011
【図９】
2016106629.tif 000012
【図１０】
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