(57)【要約】【課題】栽培植物の種類に応じたイオンを供給することができる人工土壌培地を提供する。【解決手段】異なる３種類以上の人工土壌粒子５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ）を含有する人工土壌培地１００であって、人工土壌粒子５０は、種類毎に植物の生育に必要な異なる陽イオンを担持可能であるとともに、粒径が１〜１０ｍｍであり、かさ比重が０．７ｇ／ｃｃ以下であり、イオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上であり、最大保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃ以上であり、保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの気相率が２０％以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる３種類以上の人工土壌粒子を含有する人工土壌培地であって、
前記人工土壌粒子は、種類毎に植物の生育に必要な異なる陽イオンを担持可能であるとともに、粒径が１〜１０ｍｍであり、
かさ比重が０．７ｇ／ｃｃ以下であり、
イオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上であり、
最大保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃ以上であり、
保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの気相率は、２０％以上である人工土壌培地。
【請求項２】
前記陽イオンが、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、及びＮＨ４＋からなる群から選択される少なくとも３種を含む請求項１に記載の人工土壌培地。
【請求項３】
前記陽イオンが、Ｍｏ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ３＋、Ｃｕ２＋、及びＺｎ２＋からなる群から選択される少なくとも１種をさらに含む請求項２に記載の人工土壌培地。
【請求項４】
前記人工土壌粒子に担持されるＣａ２＋及び／又はＭｇ２＋の合計モル数は、前記人工土壌粒子に担持されるＫ＋及び／又はＮＨ４＋の合計モル数の５倍以下である請求項２又は３に記載の人工土壌培地。
【請求項５】
酸を添加したとき、前記陽イオンが１００ｃｃあたり４ｍｍｏｌ以上抽出される請求項１〜４の何れか一項に記載の人工土壌培地。
【請求項６】
異なる２種類以上の人工土壌粒子を含有する人工土壌培地であって、
前記人工土壌粒子は、種類毎に植物の生育に必要な異なる陰イオンを担持可能であるとともに、粒径が１〜１０ｍｍであり、
かさ比重が０．７ｇ／ｃｃ以下であり、
イオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上であり、
最大保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃ以上であり、
保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの気相率は、２０％以上である人工土壌培地。
【請求項７】
前記陰イオンが、ＮＯ３−、ＰＯ４３−、及びＳＯ４２−からなる群から選択される少なくとも２種を含む請求項６に記載の人工土壌培地。
【請求項８】
前記陰イオンが、Ｃｌ−をさらに含む請求項７に記載の人工土壌培地。
【請求項９】
前記人工土壌粒子に担持されるＳＯ４２−のモル数は、前記人工土壌粒子に担持されるＮＯ３−及び／又はＰＯ４３−の合計モル数の１／２倍以下である請求項７又は８に記載の人工土壌培地。
【請求項１０】
酸を添加したとき、前記陰イオンが１００ｃｃあたり２ｍｍｏｌ以上抽出される請求項６〜９の何れか一項に記載の人工土壌培地。
【請求項１１】
異なる５種類以上の人工土壌粒子を含有する人工土壌培地であって、
前記人工土壌粒子は、種類毎に植物の生育に必要な異なるイオンを担持可能であるとともに、粒径が１〜１０ｍｍであり、前記イオンは、３種以上の陽イオンと、２種以上の陰イオンとを含み、
かさ比重が０．７ｇ／ｃｃ以下であり、
イオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上であり、
最大保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃ以上であり、
保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの気相率は、２０％以上である人工土壌培地。
【請求項１２】
前記陽イオンが、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、及びＮＨ４＋からなる群から選択され、前記陰イオンが、ＮＯ３−、ＰＯ４３−、及びＳＯ４２−からなる群から選択される請求項１１に記載の人工土壌培地。
【請求項１３】
前記人工土壌粒子に担持されるＣａ２＋及び／又はＭｇ２＋及び／又はＳＯ４２−の合計モル数は、前記人工土壌粒子に担持されるＫ＋並びにＰＯ４３−並びにＮＨ４＋及び／又はＮＯ３−の合計モル数の２／３倍以下である請求項１２に記載の人工土壌培地。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、野菜や観葉植物等の育成培地として使用する人工土壌培地に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工土壌は、これまで屋内緑化や植物工場での野菜の栽培等に利用されてきたが、近年、人工土壌の用途が多様化し、例えば、人工土壌を使用して家庭のベランダや室内で手軽に野菜や果樹等の様々な植物が栽培されるようになってきている。
【０００３】
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、保肥性を適切に維持、管理できる機能が求められる。特に、人工土壌培地に適切な量の肥料を吸収、保持させることは、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。
【０００４】
植物の生長には、Ｋ＋等の陽イオン、及びＮＯ３−等の陰イオンが必要であるが、植物の種類に応じて、必要とされるイオンの組み合わせや配合比は異なる。また、野菜や果樹の栽培においては、土壌中に含まれるイオンの組み合わせや配合比が、収穫される野菜や果物の味に影響する。例えば、塩化ナトリウム、すなわちＮａ＋及びＣｌ−を含有する土壌でトマトの苗を栽培することにより、より甘味の強いトマトの果実が得られることが知られている。
【０００５】
従来の人工土壌培地の例として、コンクリート破砕物からなる人工土壌用緑化資材が公開されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１は、破砕物の粒径と配合を変えることにより、育成する植物の種類に応じた人工土壌用緑化資材を調製するものである。特許文献１は、コンクリート破砕物の粒径が小さくなると、破砕物から溶出するアルカリ成分が多くなる点に着目した発明であり、一定範囲の粒径を持ったコンクリート破砕物を選択することにより、アルカリ性が抑制された人工土壌用の緑化資材としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９１２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の人工土壌培地においては、粒径や配合を調整することにより、人工土壌培地のｐＨを調節することはできるが、人工土壌培地の保肥性を調節している訳ではない。このため、実際に植物を栽培するにあたって、人工土壌培地のみで植物を生長させることは難しく、植物の種類に応じて必要とされるイオンを含む肥料等を追加する必要があった。このように、特許文献１を初めとする従来の人工土壌培地は、植物の生長段階に応じて肥料を追加したり、肥料の組み合わせやバランスを調節する手間が掛かる点で改善の余地があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、栽培植物の種類に応じたイオンを供給することができる人工土壌培地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】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係る人工土壌培地の特徴構成は、
異なる３種類以上の人工土壌粒子を含有する人工土壌培地であって、
前記人工土壌粒子は、種類毎に植物の生育に必要な異なる陽イオンを担持可能であるとともに、粒径が１〜１０ｍｍであり、
かさ比重が０．７ｇ／ｃｃ以下であり、
イオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上であり、
最大保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃ以上であり、
保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの気相率は、２０％以上であることにある。
【００１０】
本構成の人工土壌培地によれば、異なる３種類以上の人工土壌粒子を含有し、人工土壌粒子が種類毎に植物の生育に必要な異なる陽イオンを担持可能であるため、３種以上の陽イオンを人工土壌培地に含むことができる。３種以上の陽イオンとして適切なものを選択すれば、基本的な養分が含まれた人工土壌培地を構成することができる。また、人工土壌粒子の種類毎に異なる陽イオンが担持されるため、人工土壌粒子の組み合わせや配合比を変えることにより、人工土壌培地に含まれる陽イオンの組み合わせや配合比を変えることができる。これにより、栽培する植物に応じて、供給する陽イオンの種類及び供給量をコントロールすることができる。また、人工土壌粒子の粒径が１〜１０ｍｍであり、人工土壌培地のかさ比重が０．７ｇ／ｃｃ以下であり、人工土壌培地の最大保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃ以上であり、保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの人工土壌培地の気相率が２０％以上であることから、人工土壌培地は、植物の生育に十分な保水性及び通気性を有する。さらに、人工土壌培地のイオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上であるため、人工土壌粒子に担持された陽イオンは、人工土壌培地に保持された水分を介して、植物から放出された根酸中の水素イオン等と交換され、人工土壌粒子の外部へと放出される。このように、本構成の人工土壌培地は、優れた保水性及び通気性を実現しながら、植物の種類や生長段階に応じて、肥料成分である陽イオンを栽培植物に供給することができる。
【００１１】
本発明に係る人工土壌培地において、
前記陽イオンが、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、及びＮＨ４＋からなる群から選択される少なくとも３種を含むことが好ましい。
【００１２】
本構成の人工土壌培地によれば、陽イオンが、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、及びＮＨ４＋からなる群から選択される少なくとも３種を含むため、植物の生長に不可欠なこれらの代表的な陽イオンが供給され、栽培植物の生長を促すことができる。
【００１３】
本発明に係る人工土壌培地において、
前記陽イオンが、Ｍｏ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ３＋、Ｃｕ２＋、及びＺｎ２＋からなる群から選択される少なくとも１種をさらに含むことが好ましい。
【００１４】
本構成の人工土壌培地によれば、植物の生長に不可欠な代表的な陽イオンに加えて、さらに微量成分が担持されるため、これらの微量成分が栽培植物の生長に好ましい影響を与えることができる。
【００１５】
本発明に係る人工土壌培地において、
前記人工土壌粒子に担持されるＣａ２＋及び／又はＭｇ２＋の合計モル数は、前記人工土壌粒子に担持されるＫ＋及び／又はＮＨ４＋の合計モル数の５倍以下であることが好ましい。
【００１６】
本構成の人工土壌培地によれば、人工土壌粒子に担持される植物の生長に不可欠な代表的な陽イオンの配合比が適切な範囲に設定されるため、栽培植物の生長をさらに促すことができる。
【００１７】
本発明に係る人工土壌培地において、
酸を添加したとき、前記陽イオンが１００ｃｃあたり４ｍｍｏｌ以上抽出されることが好ましい。
【００１８】
本構成の人工土壌培地によれば、酸を添加したとき、陽イオンが１００ｃｃあたり４ｍｍｏｌ以上抽出されるため、栽培植物からの根酸の放出に応じて、陽イオンが放出される。従って、栽培植物の生長段階に応じて、栽培植物に陽イオンを適量供給することができる。
【００１９】
上記課題を解決するための本発明に係る人工土壌培地の特徴構成は、
異なる２種類以上の人工土壌粒子を含有する人工土壌培地であって、
前記人工土壌粒子は、種類毎に植物の生育に必要な異なる陰イオンを担持可能であるとともに、粒径が１〜１０ｍｍであり、
かさ比重が０．７ｇ／ｃｃ以下であり、
イオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上であり、
最大保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃ以上であり、
保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの気相率は、２０％以上であることにある。
【００２０】
本構成の人工土壌培地によれば、異なる２種類以上の人工土壌粒子を含有し、人工土壌粒子が種類毎に植物の生育に必要な異なる陰イオンを担持可能であるため、２種以上の陰イオンを人工土壌培地に含むことができる。２種以上の陰イオンとして適切なものを選択すれば、基本的な養分が含まれた人工土壌培地を構成することができる。また、人工土壌粒子の種類毎に異なる陰イオンが担持されるため、人工土壌粒子の組み合わせや配合比を変えることにより、人工土壌培地に含まれる陰イオンの組み合わせや配合比を変えることができる。これにより、栽培する植物に応じて、供給する陰イオンの種類及び供給量をコントロールすることができる。また、人工土壌粒子の粒径が１〜１０ｍｍであり、人工土壌培地のかさ比重が０．７ｇ／ｃｃ以下であり、人工土壌培地の最大保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃ以上であり、保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの人工土壌培地の気相率が２０％以上であることから、人工土壌培地は、植物の生育に十分な保水性及び通気性を有する。さらに、人工土壌培地のイオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上であるため、人工土壌粒子に担持された陰イオンは、人工土壌培地に保持された水分を介して、植物から放出された根酸中の陰イオンや根から分泌される水酸化物イオン等と交換され、人工土壌粒子の外部へと放出される。このように、本構成の人工土壌培地は、優れた保水性及び通気性を実現しながら、植物の種類や生長段階に応じて、肥料成分である陰イオンを栽培植物に供給することができる。
【００２１】
本発明に係る人工土壌培地において、
前記陰イオンが、ＮＯ３−、ＰＯ４３−、及びＳＯ４２−からなる群から選択される少なくとも２種を含むことが好ましい。
【００２２】
本構成の人工土壌培地によれば、陰イオンが、ＮＯ３−、ＰＯ４３−、及びＳＯ４２−からなる群から選択される少なくとも２種を含むため、植物の生長に不可欠なこれらの代表的な陰イオンが供給され、栽培植物の生長を促すことができる。
【００２３】
本発明に係る人工土壌培地において、
前記陰イオンが、Ｃｌ−をさらに含むことが好ましい。
【００２４】
本構成の人工土壌培地によれば、植物の生長に不可欠な代表的な陰イオンに加えて、Ｃｌ−がさらに担持されるため、Ｃｌ−が栽培植物の生長に好ましい影響を与えることができる。
【００２５】
本発明に係る人工土壌培地において、
前記人工土壌粒子に担持されるＳＯ４２−のモル数は、前記人工土壌粒子に担持されるＮＯ３−及び／又はＰＯ４３−の合計モル数の１／２倍以下であることが好ましい。
【００２６】
本構成の人工土壌培地によれば、人工土壌粒子に担持される植物の生長に不可欠な代表的な陰イオンの配合比が適切な範囲に設定されるため、栽培植物の生長をさらに促すことができる。
【００２７】
本発明に係る人工土壌培地において、
酸を添加したとき、前記陰イオンが１００ｃｃあたり２ｍｍｏｌ以上抽出されることが好ましい。
【００２８】
本構成の人工土壌培地によれば、酸を添加したとき、陰イオンが１００ｃｃあたり２ｍｍｏｌ以上抽出されるため、栽培植物からの根酸の放出に応じて、陰イオンが放出される。従って、栽培植物の生長段階に応じて、栽培植物に陰イオンを適量供給することができる。
【００２９】
上記課題を解決するための本発明に係る人工土壌培地の特徴構成は、
異なる５種類以上の人工土壌粒子を含有する人工土壌培地であって、
前記人工土壌粒子は、種類毎に植物の生育に必要な異なるイオンを担持可能であるとともに、粒径が１〜１０ｍｍであり、前記イオンは、３種以上の陽イオンと、２種以上の陰イオンとを含み、
かさ比重が０．７ｇ／ｃｃ以下であり、
イオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上であり、
最大保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃ以上であり、
保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの気相率は、２０％以上であることにある。
【００３０】
本構成の人工土壌培地によれば、異なる５種類以上の人工土壌粒子を含有し、人工土壌粒子が種類毎に植物の生育に必要な異なるイオンを担持可能であり、当該イオンが３種以上の陽イオンと、２種以上の陰イオンとを含むため、３種以上の陽イオン及び２種以上の陰イオンを人工土壌培地に含むことができる。３種以上の陽イオン及び２種以上の陰イオンとして適切なものを選択すれば、基本的な養分が含まれた人工土壌培地を構成することができる。また、人工土壌粒子の種類毎に異なる陽イオン又は陰イオンが担持されるため、人工土壌粒子の組み合わせや配合比を変えることにより、人工土壌培地に含まれる陽イオン及び陰イオンの組み合わせや配合比を変えることができる。これにより、栽培する植物に応じて、供給するイオンの種類及び供給量をコントロールすることができる。また、人工土壌粒子の粒径が１〜１０ｍｍであり、人工土壌培地のかさ比重が０．７ｇ／ｃｃ以下であり、人工土壌培地の最大保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃ以上であり、保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの人工土壌培地の気相率が２０％以上であることから、人工土壌培地は、植物の生育に十分な保水性及び通気性を有する。さらに、人工土壌培地のイオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上であるため、人工土壌粒子に担持された陽イオン又は陰イオンは、人工土壌培地に保持された水分を介して、植物から放出された根酸中の水素イオン若しくは陰イオン又は根から分泌される水酸化物イオン等と交換され、人工土壌粒子の外部へと放出される。このように、本構成の人工土壌培地は、優れた保水性及び通気性を実現しながら、植物の種類や生長段階に応じて、肥料成分である陽イオン及び陰イオンを栽培植物に供給することができる。
【００３１】
本発明に係る人工土壌培地において、
前記陽イオンが、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、及びＮＨ４＋からなる群から選択され、前記陰イオンが、ＮＯ３−、ＰＯ４３−、及びＳＯ４２−からなる群から選択されることが好ましい。
【００３２】
本構成の人工土壌培地によれば、陽イオンが、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、及びＮＨ４＋からなる群から選択され、陰イオンが、ＮＯ３−、ＰＯ４３−、及びＳＯ４２−からなる群から選択されるため、植物の生長に不可欠なこれらの代表的な陽イオン及び陰イオンが供給され、栽培植物の生長を促すことができる。
【００３３】
本発明に係る人工土壌培地において、
前記人工土壌粒子に担持されるＣａ２＋及び／又はＭｇ２＋及び／又はＳＯ４２−の合計モル数は、前記人工土壌粒子に担持されるＫ＋並びにＰＯ４３−並びにＮＨ４＋及び／又はＮＯ３−の合計モル数の２／３倍以下であることが好ましい。
【００３４】
本構成の人工土壌培地によれば、人工土壌粒子に担持される植物の生長に不可欠な代表的な陽イオン及び陰イオンの配合比が適切な範囲に設定されるため、栽培植物の生長をさらに促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、第１実施形態に係る人工土壌培地の模式図である。
【図２】図２は、第２実施形態に係る人工土壌培地の模式図である。
【図３】図３は、第３実施形態に係る人工土壌培地の模式図である。
【図４】図４は、人工土壌培地を構成する人工土壌粒子の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明に係る人工土壌培地に関する実施形態について図面を参照して説明する。なお、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。
【００３７】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る人工土壌培地１００を概念的に示した説明図である。図１（ａ）は、複数の人工土壌粒子５０を含有する人工土壌培地１００の模式図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の人工土壌培地１００において、破線円で囲ってある領域Ａ１の拡大図である。図１（ａ）に示すように、人工土壌培地１００は、複数の人工土壌粒子５０から構成されており、隣接する人工土壌粒子５０の間に一定の隙間Ｓを有している。この隙間Ｓを、主に、空気及び水が通過可能であるため、人工土壌培地１００で栽培される栽培植物３０は、隙間Ｓを利用して生育に必要な酸素や水分を摂取することができる。
【００３８】
人工土壌培地１００は、異なる３種類以上の人工土壌粒子５０を含有する。図１（ｂ）は、第１人工土壌粒子５０ａ、第２人工土壌粒子５０ｂ、及び第３人工土壌粒子５０ｃの３種類を含有する人工土壌培地１００を例示したものである。これら３種類の人工土壌粒子５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）には、夫々の種類毎に植物の生育に必要な異なる陽イオンが担持可能である。なお、人工土壌培地１００は、図１（ｂ）に例示した人工土壌粒子５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）以外に、他の種類の人工土壌粒子や、抗菌剤、防カビ剤等の追加成分を含むものであってもよい。
【００３９】
本実施形態の人工土壌培地１００において、各人工土壌粒子５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）に陽イオンを担持させるため、後述のイオン交換体が用いられる。第１人工土壌粒子５０ａは第１陽イオン交換体１１を、第２人工土壌粒子５０ｂは第２陽イオン交換体１２を、第３人工土壌粒子５０ｃは第３陽イオン交換体１３を夫々有する。第１陽イオン交換体１１、第２陽イオン交換体１２、及び第３陽イオン交換体１３は、夫々の陽イオン交換体毎に異なる陽イオンを担持可能なものが選択される。陽イオン交換体の種類としては、植物の生育に必要なイオンを取り込み可能なイオン交換性鉱物が好ましい。イオン交換性鉱物については、後に詳述する。３種類の人工土壌粒子５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）を含む人工土壌培地１００は、植物の生育に必要な陽イオンを３種含むものとなる。従って、３種の陽イオンとして適切なものを選択すれば、基本的な養分が含まれた人工土壌培地１００を構成することができる。
【００４０】
人工土壌培地１００は、人工土壌粒子５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）毎に異なる陽イオンが担持されるため、人工土壌粒子５０の組み合わせや配合比を変えることにより、人工土壌培地１００に含まれる陽イオンの組み合わせや配合比を調整することができる。このような人工土壌培地１００を用いれば、栽培植物３０の種類や生長に応じて、陽イオンの種類（すなわち、肥料の種類）、及び陽イオンの供給量（すなわち、施肥量）をコントロールすることができる。
【００４１】
人工土壌培地１００は、かさ比重が０．７ｇ／ｃｃ以下に設定され、好ましくは０．６ｇ／ｃｃ以下に設定される。これにより、人工土壌培地１００は植物の生育に適切な保水性及び通気性を有し、陽イオンの移動も容易なものとなる。かさ比重が０．７ｇ／ｃｃを超えると、人工土壌粒子に保持できる水分が少なくなるとともに、少量の水分が強い力で人工土壌粒子に吸着するため、植物が利用可能な易効水の量が減少する。
【００４２】
栽培植物３０に十分に養分を供給するために、人工土壌培地１００は、イオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上、好ましくは１２ｍｅｑ／１００ｃｃ以上に設定される。これにより、人工土壌培地１００は、陽イオンを十分に含むことが可能となり、栽培植物３０の生育に必要な保肥性を有するものとなる。イオン交換容量が１０ｍｅｑ／１００ｃｃ未満であると、人工土壌粒子５０に十分に陽イオンが取り込まれず、取り込まれた陽イオンも灌水等により早期に流出してしまう虞がある。また、人工土壌培地１００は、栽培植物３０に十分に水分を供給するため、最大保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃ以上、好ましくは３５ｃｃ／１００ｃｃ以上に設定される。これにより、人工土壌培地１００は、栽培植物３０の生育に必要な保水性を有するものとなる。最大保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃ未満であると、栽培植物３０に十分に水分を供給することができないため、栽培植物３０が枯れてしまう虞がある。イオン交換容量及び最大保水量が上記のとおり設定された人工土壌培地１００は、培地内に保持された水分を介して、人工土壌粒子５０に担持された陽イオンが、栽培植物３０から放出された根酸中の水素イオン等と交換され、人工土壌粒子５０の外部へと放出される。よって、人工土壌培地１００は、優れた保水性及び通気性を実現しながら、肥料成分である陽イオンを栽培植物３０に供給し、栽培植物３０の生長を促すことができる。
【００４３】
さらに、人工土壌培地１００は、保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの気相率が２０％以上に設定され、好ましくは２５％以上に設定される。これにより、人工土壌培地１００中の通気性が確保され、人工土壌粒子５０の間の隙間Ｓに取り込まれた酸素が、栽培植物３０に供給される。保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの気相率が２０％未満であると、栽培植物３０に十分な酸素を供給することができず、栽培植物３０が枯れてしまう虞がある。
【００４４】
各人工土壌粒子５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）に担持される陽イオンは、Ｋ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、及びＮＨ４＋からなる群から選択される少なくとも３種を含むことができる。すなわち、人工土壌培地１００は、少なくともＫ＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、及びＮＨ４＋のうちの何れか３種を含む。このため、人工土壌培地１００から植物の生長に不可欠なこれらの代表的な陽イオンが栽培植物３０に供給され、栽培植物３０の生長を促すことができる。
【００４５】
人工土壌粒子５０に担持される陽イオンは、Ｍｏ２＋、Ｍｎ２＋、Ｆｅ３＋、Ｃｕ２＋、及びＺｎ２＋からなる群から選択される少なくとも１種をさらに含むものであってもよい。この場合、人工土壌培地１００は、上述の植物の生長に不可欠な代表的な陽イオンに加えて、微量成分をさらに含むことになるため、これらの微量成分が栽培中に放出されると、栽培植物３０の生長に好ましい影響を与えることができる。
【００４６】
人工土壌粒子５０に担持されるＣａ２＋及び／又はＭｇ２＋の合計モル数は、人工土壌粒子５０に担持されるＫ＋及び／又はＮＨ４＋の合計モル数の５倍以下、好ましくは４倍以下に設定される。これにより、人工土壌培地１００に含まれる植物の生長に不可欠な代表的な陽イオンの配合比が適切な範囲に設定され、栽培植物３０の生長をさらに促すことができる。上記陽イオンの配合比が５倍を超えると、栽培植物３０がＭｇ２＋を過剰に吸収する一方で、拮抗作用によりＫ＋の吸収が抑制されるため、同様に、養分のバランスが悪くなり、栄養過多又は栄養不足となって、栽培植物３０の生長が阻害される虞がある。なお、上記陽イオンの配合比の下限値については、Ｋ＋の過剰な吸収を防止する観点から、１／２０倍以上とすることが好ましい。
【００４７】
人工土壌培地１００は、酸を添加したときの陽イオンの抽出量が１００ｃｃあたり４ｍｍｏｌ以上、好ましくは５ｍｍｏｌ以上に設定される。これにより、栽培植物３０からの根酸の放出に応じて、人工土壌粒子５０に担持された陽イオンが適量放出される。従って、栽培植物３０の生長段階に応じて、栽培植物３０に陽イオンを適量供給することができる。陽イオンの抽出量が１００ｃｃあたり４ｍｍｏｌ未満であると、栽培植物３０に供給される陽イオンの量が足りないため、栄養不足となって、栽培植物３０の生長が阻害される虞がある。
【００４８】
〔第２実施形態〕
図２は、本発明の第２実施形態に係る人工土壌培地１０１を概念的に示した説明図である。図２（ａ）は、複数の人工土壌粒子５１を含有する人工土壌培地１０１の模式図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の人工土壌培地１０１において、破線円で囲ってある領域Ａ２の拡大図である。図２（ａ）に示すように、人工土壌培地１０１は、複数の人工土壌粒子５１から構成されており、隣接する人工土壌粒子５１の間に一定の隙間Ｓを有している。この隙間Ｓを、主に、空気及び水が通過可能であるため、人工土壌培地１０１で栽培される栽培植物３０は、隙間Ｓを利用して生育に必要な酸素や水分を摂取することができる。
【００４９】
人工土壌培地１０１は、異なる２種類以上の人工土壌粒子５１を含有する。図２（ｂ）は、第４人工土壌粒子５１ａ、及び第５人工土壌粒子５１ｂの２種類を含有する人工土壌培地１０１を例示したものである。これら２種類の人工土壌粒子５１（５１ａ、５１ｂ）には、夫々の種類毎に植物の生育に必要な異なる陰イオンが担持可能である。なお、人工土壌培地１０１は、図２（ｂ）に例示した人工土壌粒子５１（５１ａ、５１ｂ）以外に、他の種類の人工土壌粒子や、抗菌剤、防カビ剤等の追加成分を含むものであってもよい。
【００５０】
本実施形態の人工土壌培地１０１において、第４人工土壌粒子５１ａは第１陰イオン交換体２１を、第５人工土壌粒子５１ｂは第２陰イオン交換体２２を夫々有する。第１陰イオン交換体２１、及び第２陰イオン交換体２２は、夫々の陰イオン交換体毎に異なる陰イオンを担持可能なものが選択される。陰イオン交換体の種類としては、陰イオン交換鉱物が好ましい。２種類の人工土壌粒子５１（５１ａ、５０ｂ）を含む人工土壌培地１０１は、植物の生育に必要な陰イオンを２種含むものとなる。従って、２種の陰イオンとして適切なものを選択すれば、基本的な養分が含まれた人工土壌培地１０１を構成することができる。
【００５１】
人工土壌培地１０１は、人工土壌粒子５１（５１ａ、５１ｂ）毎に異なる陰イオンが担持されるため、人工土壌粒子５１の組み合わせや配合比を変えることにより、人工土壌培地１０１に含まれる陰イオンの組み合わせや配合比を調整することができる。このような人工土壌培地１０１を用いれば、栽培植物３０の種類や生長に応じて、陰イオンの種類（すなわち、肥料の種類）、及び陰イオンの供給量（すなわち、施肥量）をコントロールすることができる。
【００５２】
人工土壌培地１０１のかさ比重、イオン交換容量、最大保水量、及び気相率は、第１実施形態の人工土壌培地１００と同様の範囲に設定することができる。すなわち、かさ比重は、０．７ｇ／ｃｃ以下に設定され、好ましくは０．６ｇ／ｃｃ以下に設定される。これにより、人工土壌培地１０１は植物の生育に適切な保水性及び通気性を有し、陰イオンの移動も容易なものとなる。イオン交換容量は、１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上、好ましくは１２ｍｅｑ／１００ｃｃ以上に設定される。これにより、人工土壌培地１０１は、陰イオンを十分に含むことが可能となり、栽培植物３０の生育に必要な保肥性を有するものとなる。最大保水量は、３０ｃｃ／１００ｃｃ以上、好ましくは３５ｃｃ／１００ｃｃ以上に設定される。これにより、人工土壌培地１０１は、栽培植物３０の生育に必要な保水性を有するものとなる。気相率は、保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの気相率として２０％以上に設定され、好ましくは２５％以上に設定される。これにより、人工土壌培地１０１中の通気性が確保され、人工土壌粒子５１の間の隙間Ｓに取り込まれた酸素が、栽培植物３０に供給される。上記のとおり設定された人工土壌培地１０１は、培地内に保持された水分を介して、人工土壌粒子５１に担持された陰イオンが、栽培植物３０から放出された根酸中の陰イオンや根から分泌される水酸化物イオン等と交換され、人工土壌粒子５１の外部へと放出される。このように、人工土壌培地１０１は、優れた保水性及び通気性を実現しながら、肥料成分である陰イオンを栽培植物３０に供給し、栽培植物３０の生長を促すことができる。
【００５３】
各人工土壌粒子５１（５１ａ、５１ｂ）に担持される陰イオンは、ＮＯ３−、ＰＯ４３−、及びＳＯ４２−からなる群から選択される少なくとも２種を含むことができる。すなわち、人工土壌培地１０１は、少なくともＮＯ３−、ＰＯ４３−、及びＳＯ４２−のうちの何れか２種を含む。このため、人工土壌培地１０１から植物の生長に不可欠なこれらの代表的な陰イオンが栽培植物３０に供給され、栽培植物３０の生長を促すことができる。
【００５４】
人工土壌粒子５１に担持される陰イオンは、Ｃｌ−をさらに含むものであってもよい。この場合、人工土壌培地１０１は、上述の植物の生長に不可欠な代表的な陰イオンに加えて、Ｃｌ−をさらに含むことになるため、Ｃｌ−が栽培中に放出されると、栽培植物３０の生長に好ましい影響を与えることができる。
【００５５】
人工土壌粒子５１に担持されるＳＯ４２−のモル数は、人工土壌粒子に担持されるＮＯ３−及び／又はＰＯ４３−の合計モル数の１／２倍以下、好ましくは１／３倍以下に設定される。これにより、人工土壌培地１０１に含まれる植物の生長に不可欠な代表的な陰イオンの配合比が適切な範囲に設定され、栽培植物３０の生長をさらに促すことができる。上記陰イオンの配合比が１／２倍を超えると、栽培植物３０に供給される陰イオンのバランスが悪くなり、栄養過多又は栄養不足となって、栽培植物３０の生長が阻害される虞がある。
【００５６】
人工土壌培地１０１は、酸を添加したときの陰イオンの抽出量が１００ｃｃあたり２ｍｍｏｌ以上、好ましくは３ｍｍｏｌ以上に設定される。これにより、栽培植物３０からの根酸の放出に応じて、人工土壌粒子５１に担持された陰イオンが適量放出される。従って、栽培植物３０の成長段階に応じて、栽培植物３０に陰イオンを適量供給することができる。陰イオンの抽出量が１００ｃｃあたり２ｍｍｏｌ未満であると、栽培植物３０に供給される陰イオンの量が足りないため、栄養不足となって、栽培植物３０の生長が阻害される虞がある。
【００５７】
〔第３実施形態〕
図３は、本発明の第３実施形態に係る人工土壌培地１０２を概念的に示した説明図である。図３（ａ）は、複数の人工土壌粒子５０、５１を含有する人工土壌培地１０２の模式図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）の人工土壌培地１０２において、破線円で囲ってある領域Ａ３の拡大図である。図３（ａ）に示すように、人工土壌培地１０２は、複数の人工土壌粒子５０及び人工土壌粒子５１から構成されており、隣接する人工土壌粒子５０及び／又は人工土壌粒子５１の間に一定の隙間Ｓを有している。この隙間Ｓを、主に、空気及び水が通過可能であるため、人工土壌培地１０２で栽培される栽培植物３０は、隙間Ｓを利用して生育に必要な酸素や水分を摂取することができる。
【００５８】
人工土壌培地１０２は、異なる３種類以上の人工土壌粒子５０と、異なる２種類以上の人工土壌粒子５１とを含有する。図３（ｂ）は、第１人工土壌粒子５０ａ、第２人工土壌粒子５０ｂ、第３人工土壌粒子５０ｃ、第４人工土壌粒子５１ａ、及び第５人工土壌粒子５１ｂの５種類を含有する人工土壌培地１０２を例示したものである。ここで、人工土壌粒子５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）は、第１実施形態の人工土壌培地１００を構成する人工土壌粒子５０が使用される。人工土壌粒子５１（５１ａ、５１ｂ）は、第２実施形態の人工土壌培地１０１を構成する人工土壌粒子５１が使用される。そのため、人工土壌粒子５０及び人工土壌粒子５１に関する詳細な説明は省略する。
【００５９】
人工土壌培地１０２のかさ比重、イオン交換容量、最大保水量、及び気相率は、第１実施形態の人工土壌培地１００、及び第二実施形態の人工土壌培地１０１と同様の範囲に設定することができる。すなわち、かさ比重は、０．７ｇ／ｃｃ以下に設定され、好ましくは０．６ｇ／ｃｃ以下に設定される。これにより、人工土壌培地１０２は植物の生育に適切な保水性及び通気性を有し、陽イオン及び陰イオンの移動も容易なものとなる。イオン交換容量は、１０ｍｅｑ／１００ｃｃ以上、好ましくは１２ｍｅｑ／１００ｃｃ以上に設定される。これにより、人工土壌培地１０２は、陽イオン及び陰イオンを十分に含むことが可能となり、栽培植物３０の生育に必要な保肥性を有するものとなる。最大保水量は、３０ｃｃ／１００ｃｃ以上、好ましくは３５ｃ／１００ｃｃ以上に設定される。これにより、人工土壌培地１０２は、栽培植物３０の生育に必要な保水性を有するものとなる。気相率は、保水量が３０ｃｃ／１００ｃｃであるときの気相率として２０％以上に設定され、好ましくは２５％以上に設定される。これにより、人工土壌培地１０２中の通気性が確保され、人工土壌粒子５０及び／又は５１の間の隙間Ｓに取り込まれた酸素が、栽培植物３０に供給される。上記のとおり設定された人工土壌培地１０２は、培地内に保持された水分を介して、人工土壌粒子５０に担持された陽イオン又は人工土壌粒子５１に担持された陰イオンが、栽培植物３０から放出された根酸中の水素イオン若しくは陰イオン又は根から分泌される水酸化物イオン等と交換され、人工土壌粒子５０、５１の外部へと放出される。このように、人工土壌培地１０２は、優れた保水性及び通気性を実現しながら、肥料成分である陽イオン及び陰イオンを栽培植物３０に供給し、栽培植物３０の生長を促すことができる。
【００６０】
人工土壌粒子５０及び人工土壌粒子５１に担持されるＣａ２＋及び／又はＭｇ２＋及び／又はＳＯ４２−の合計モル数は、人工土壌粒子５０及び人工土壌粒子５１に担持されるＫ＋並びにＰＯ４３−並びにＮＨ４＋及び／又はＮＯ３−の合計モル数の２／３倍以下、好ましくは１／２倍以下に設定される。これにより、人工土壌培地１０２に含まれる植物の生長に不可欠な代表的な陽イオン及び陰イオンの配合比が適切な範囲に設定され、栽培植物３０の生長をさらに促すことができる。上記陽イオン及び陰イオンの配合比が２／３倍を超えると、栽培植物３０に供給される陽イオン及び陰イオンのバランスが悪くなり、栄養過多又は栄養不足となって、栽培植物３０の生長が阻害される虞がある。
【００６１】
〔人工土壌粒子の構成〕
人工土壌培地１００に使用する人工土壌粒子５０、及び人工土壌培地１０１に使用する人工土壌粒子５１について、以下、図４を参照しながら説明する。人工土壌粒子５０（５０ａ、５０ｂ、５０ｃ）及び人工土壌粒子５１（５１ａ、５１ｂ）は、夫々陽イオン交換体及び陰イオン交換体の種類が異なるが、それ以外の構成は実質的に同一である。従って、これらの人工土壌粒子５０、５１を代表して、第１人工土壌粒子５０ａ及び第４人工土壌粒子５１ａの構成について説明する。
【００６２】
図４は、人工土壌培地を構成する人工土壌粒子の模式図である。図４（ａ）は、第一人工土壌粒子５０ａを表し、図４（ｂ）は、第４人工土壌粒子５１ａを表している。
【００６３】
図４（ａ）に示すように、第１人工土壌粒子５０ａは、複数の第１陽イオン交換体１１をバインダーで結合し、造粒したものである。第１陽イオン交換体１１の間には空隙４２が存在する。空隙４２には、水分及び養分等を保持することができる。空隙４２は、隣接する空隙４２どうしが連続して粒子の内部から外部へと通じる連通孔を形成している。一方、第１陽イオン交換体１１は、陽イオンを取り込み可能な細孔４３を有する。細孔４３は、空隙４２（連通孔）を介して外部へと通じている。従って、第１人工土壌粒子５０ａは、外部に存在する水分や養分を粒子内に取り込むとともに、粒子内に取り込まれた水分や養分を外部に放出することができる。例えば、第１陽イオン交換体１１がＮＨ４＋とイオン交換可能な材料である場合、ＮＨ４＋は連通孔を介して第１人工土壌粒子５０ａの内部へ入り込み、第１陽イオン交換体１１の細孔４３に取り込まれる。このようにして、ＮＨ４＋は、第１人工土壌粒子５０ａに担持される。
【００６４】
第１人工土壌粒子５０ａに含まれる第１陽イオン交換体１１は、第１人工土壌粒子５０ａの内部に陽イオンを担持できるように、陽イオン交換能を有する材料又は陽イオン交換能が付与された材料が用いられる。陽イオン交換能を有する材料として、陽イオン交換能を有する鉱物、及び陽イオン交換樹脂を使用することができる。陽イオン交換能を有する鉱物として、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。
【００６５】
なお、第１人工土壌粒子５０ａは、陽イオン交換能を有する材料の他に、フィラーとして珪藻土を含有することも可能である。例えば、珪藻土とゼオライトとを適切な配合比で混合したものを造粒すれば、比較的安価でありながら、保水性及び保肥性の両方を兼ね備えた第１人工土壌粒子５０ａを設計することができる。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に上記の陽イオン交換能を有する材料を圧入や含浸等によって導入し、これを使用することも可能である。
【００６６】
図４（ｂ）に示すように、第４人工土壌粒子５１ａは、複数の第１陰イオン交換体２１をバインダーで結合し、造粒したものである。第１陰イオン交換体２１の間には空隙４４が存在する。空隙４４には、水分及び養分等を保持することができる。空隙４４は、隣接する空隙４４どうしが連続して粒子の内部から外部へと通じる連通孔を形成している。一方、第１陰イオン交換体２１は、陰イオンを取り込み可能な層状構造４５を有する。層状構造４５は、空隙４４（連通孔）を介して外部へと通じている。従って、第４人工土壌粒子５１ａは、外部に存在する水分や養分を粒子内に取り込むとともに、粒子内に取り込まれた水分や養分を外部に放出することができる。例えば、第１陰イオン交換体２１がＮＯ３−とイオン交換可能な材料である場合、ＮＯ３−は連通孔を介して第４人工土壌粒子５１ａの内部へ入り込み、第１陰イオン交換体２１の層状構造４５に取り込まれる。このようにして、ＮＯ３−は、第４人工土壌粒子５１ａに担持される。
【００６７】
第４人工土壌粒子５１ａに含まれる第１陰イオン交換体２１は、第４人工土壌粒子５１ａの内部に十分な陰イオンを担持するように、陰イオン交換能を有する材料又は陰イオン交換能が付与された材料が用いられる。陰イオン交換能を有する材料として、陰イオン交換能を有する鉱物、及び陰イオン交換樹脂を使用することができる。陰イオン交換能を有する鉱物として、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。
【００６８】
なお、第４人工土壌粒子５１ａは、陰イオン交換能を有する材料の他に、フィラーとして珪藻土を含有することも可能である。例えば、珪藻土とハイドロタルサイトとを適切な配合比で混合したものを造粒すれば、比較的安価でありながら、保水性及び保肥性の両方を兼ね備えた第４人工土壌粒子５１ａを設計することができる。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に上記の陰イオン交換能を有する材料を圧入や含浸等によって導入し、これを使用することも可能である。
【００６９】
第１人工土壌粒子５０ａ及び第４人工土壌粒子５１ａの粒径は、栽培対象の植物により適宜選択されるが、根菜、果樹、及び観葉植物を対象とする場合、１〜１０ｍｍが好ましく、２〜８ｍｍがより好ましく、２〜５ｍｍがさらに好ましい。粒径が１ｍｍ未満の場合、粒子間に形成される隙間Ｓのサイズが小さくなり、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、粒径が１０ｍｍを超えると、隙間Ｓのサイズ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水分を吸収し難くなったり、人工土壌培地１０２が疎になって植物が横倒れする虞がある。第１人工土壌粒子５０ａ及び第４人工土壌粒子５１ａの粒径は、篩掛けにより調整することができる。
【００７０】
〔人工土壌粒子の形成〕
人工土壌粒子を代表して、第１人工土壌粒子５０ａの形成方法について説明する。人工土壌粒子５０ａの材料として、ゼオライトのような無機天然鉱物を使用する場合、高分子ゲル化剤のゲル化反応を利用して粒状化させることができる。高分子ゲル化剤のゲル化反応として、例えば、アルギン酸塩と多価金属イオンとのゲル化反応、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）のゲル化反応、カラギーナン等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溶であるが、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第１陽イオン交換体１１を添加し、これを十分攪拌して、アルギン酸塩水溶液中に第１陽イオン交換体１１が分散した混合液とする。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第１陽イオン交換体１１が分散した粒状物が得られる。
【００７１】
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、第１陽イオン交換体１１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。
【００７２】
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する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、経済的ではない。
【００７３】
第１人工土壌粒子５０ａの形成にあたっては、バインダーを用いて粒状化を行うこともできる。例えば、第１陽イオン交換体１１にバインダーや溶媒等を加えて混合し、この原料混合物を造粒機に導入して、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、粒状物を形成する。また、第１陽イオン交換体１１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。粒状物は、必要に応じて乾燥及び分級が行われ、第１人工土壌粒子５０ａとされる。
【００７４】
第１人工土壌粒子５０ａを構成するバインダーは、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、ポリ塩化ビニル系バインダー、ポリエステル系バインダー、スチロール系バインダー、及び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、及びアルギン酸等の多糖類、膠等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。
【００７５】
バインダーは、水不溶性のバインダーを用いることが好ましい。これにより、灌水等により、第１人工土壌粒子５０ａの構造が崩壊するのを防ぐことができる。水不溶性のバインダーとしては、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、及び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、及び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、酢酸ビニル、及びエチレン酢酸ビニル等の酢酸ビニル系樹脂、ポリウレタン、及びビニルウレタン等のウレタン系樹脂等が挙げられる。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、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。さらに、樹脂架橋剤を使用することもできる。そのような樹脂架橋剤としては、例えば、イソシアネート、ビニルスルホン化合物、アジリジン、ジヒドラジド、メチル化アミン、ジグリシジルエーテル、カルボジイミド、ホルムアルデヒド、チタンカップリング剤、シランカップリング剤等が挙げられる。
【００７６】
粒状物は、必要に応じて乾燥及び分級が行われ、第１人工土壌粒子５０ａとされる。陽イオンが担持される前の第１人工土壌粒子５０ａは、適当な陽イオンを含む液に浸漬された後に、必要に応じてさらに乾燥される。これにより、陽イオンが第１陽イオン交換体１１に担持された第１人工土壌粒子５０ａが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の人工土壌培地は、根菜、果樹、及び観葉植物等の栽培用培地として利用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
３０              栽培植物
５０ａ（５０）    第１人工土壌粒子
５０ｂ（５０）    第２人工土壌粒子
５０ｃ（５０）    第３人工土壌粒子
５１ａ（５１）    第４人工土壌粒子
５１ｂ（５１）    第５人工土壌粒子
１００            人工土壌培地（第１実施形態）
１０１            人工土壌培地（第２実施形態）
１０２            人工土壌培地（第３実施形態）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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