人工土壤團(tuán)粒體及人工土壤培養(yǎng)基的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及人工土壤粒子團(tuán)粒化而成的人工土壤團(tuán)粒體及使用該人工土壤團(tuán)粒 體的人工土壤培養(yǎng)基。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在控制生長條件的環(huán)境下栽培蔬菜等植物的植物工廠增加。迄今為止的 植物工廠以萵苣等葉菜類蔬菜的水耕栽培為中心，但在最近，關(guān)于不適于水耕栽培的根菜 類也有嘗試在植物工廠栽培的動(dòng)向。為了在植物工廠栽培根菜類，需要開發(fā)作為土壤的基 本性能優(yōu)異、品質(zhì)高、并且容易處理的人工土壤。并且，人工土壤需要能夠減少對植物的澆 水次數(shù)、水分量的管理容易等用天然土壤難以實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特的功能。
[0003] 作為與迄今為止開發(fā)的人工土壤相關(guān)的技術(shù)，有用水溶性高分子構(gòu)成的結(jié)合材料 結(jié)合粉狀的沸石從而將其團(tuán)?；膱F(tuán)粒結(jié)構(gòu)沸石（例如，參照專利文獻(xiàn)1)。就專利文獻(xiàn)1 的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)沸石而言，為了利用保水性不足的沸石的多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)作為人工土壤，使沸石團(tuán) ?；瘡亩嵘斜Ｋ?。
[0004] 另外，還開發(fā)了在聚苯乙烯發(fā)泡粒子中添加碎石粉粒或砂等后，使聚苯乙烯溶解 從而粒狀化的吸水性團(tuán)粒體（例如，參照專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)2的吸水性團(tuán)粒體要利用 由聚苯乙烯發(fā)泡粒子溶解而產(chǎn)生的空洞，實(shí)現(xiàn)良好的保水性及透氣性。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)：
[0006] 專利文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :特開2000-336356號公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)2 :特開昭53-23892號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明要解決的課題
[0010] 在開發(fā)人工土壤時(shí)，在達(dá)到與天然土壤相同的植物培養(yǎng)能力的同時(shí)，需要能夠適 當(dāng)?shù)鼐S持保水性或透氣性的功能。特別是，為了確保植物可利用的水分（易效水），適當(dāng)?shù)?維持人工土壤中的體積含水率和氣相率對于實(shí)現(xiàn)減少對植物的澆水次數(shù)、根據(jù)植物的種類 進(jìn)行最適的栽培計(jì)劃很重要。人工土壤的體積含水率及氣相率與在人工土壤粒子間形成的 空隙有很深的關(guān)系，通過將該空隙維持在最適的狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)在體積含水率及氣相率的 平衡方面優(yōu)異、具有天然土壤中沒有的獨(dú)特功能的、附加價(jià)值高的人工土壤。
[0011] 關(guān)于這一點(diǎn)，專利文獻(xiàn)1的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)沸石僅僅是在水的存在下，使粉末狀的沸石 和結(jié)合材料混合并干燥而成的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)沸石，因此，在團(tuán)粒體的制造中沸石容易形成團(tuán)塊， 未必能夠介由在沸石的粒子間形成的空隙實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)谋Ｋ曰蛲笟庑?。另外，若在澆水?作業(yè)中產(chǎn)生壓實(shí)等，則有人工土壤的體積含水率及氣相率降低的風(fēng)險(xiǎn)。
[0012] 另一方面，專利文獻(xiàn)2的吸水性團(tuán)粒體通過使聚苯乙烯熔融而在團(tuán)粒體內(nèi)產(chǎn)生空 洞，從而實(shí)現(xiàn)保水性及透氣性，但難以將團(tuán)粒體內(nèi)的空洞控制在適當(dāng)?shù)拇笮?，因此設(shè)定為作 為人工土壤所希望的體積含水率及氣相率是困難的。另外，由于將碎石粉?；蛏暗然旌鲜?其發(fā)泡，因此有團(tuán)粒體的結(jié)構(gòu)脆、在栽培的作業(yè)中或澆水等中被細(xì)小地粉碎從而產(chǎn)生壓實(shí)、 人工土壤的體積含水率及氣相率降低的風(fēng)險(xiǎn)。
[0013] 本發(fā)明鑒于上述問題點(diǎn)而作出，其目的在于，提供使人工土壤粒子團(tuán)?；傻?人工土壤團(tuán)粒體，在將人工土壤團(tuán)粒體填充到花盆等容器中構(gòu)成人工土壤時(shí)，可提高人工 土壤的體積含水率及氣相率，并且可長期維持這些能力的技術(shù)。
[0014] 解決課題的方法
[0015] 用于解決上述課題的本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體的特征結(jié)構(gòu)為，
[0016] 人工土壤團(tuán)粒體，其為人工土壤粒子團(tuán)?；桑鋈斯ね寥懒Ｗ佑啥鄠€(gè)具有 亞nm級至亞μ m級的細(xì)孔的填料集合而成，所述填料之間形成亞μ m級至亞mm級的連通 孔，
[0017] 在pFl. 7-2. 3的范圍內(nèi)的體積含水率為10-40%，并且，在pFl. 5時(shí)的氣相率為 20-80 %〇
[0018] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤團(tuán)粒體，就構(gòu)成人工土壤團(tuán)粒體的人工土壤粒子而言，由 于填料的細(xì)孔的尺寸為亞nm級至亞μπι級，因此該細(xì)孔中能夠有效地吸收用于提高植物 的品質(zhì)所必需的養(yǎng)分。另外，由于在集合的填料之間形成的連通孔的尺寸為亞ym級至亞 _級，因此該連通孔中能夠有效地吸收植物的生長中必不可少的水分（包括易效水），能 夠提高保水力。具有這種特定結(jié)構(gòu)的人工土壤粒子團(tuán)?；傻谋窘Y(jié)構(gòu)的人工土壤團(tuán)粒 體由于在pFl. 7-2. 3的范圍內(nèi)的體積含水率為10-40%，并且，在pFl. 5時(shí)的氣相率設(shè)定為 20-80%，因此人工土壤的體積含水率及氣相率以高量級平衡，從而能夠?qū)崿F(xiàn)具有天然土壤 中沒有的獨(dú)特功能的、附加價(jià)值高的人工土壤。
[0019] 在本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體中，
[0020] 優(yōu)選地，在所述人工土壤粒子之間形成μ m級至mm級的一次間隙。
[0021] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤團(tuán)粒體，由于在人工土壤粒子之間形成μπι級至mm級的一 次間隙，因此在該一次間隙中能夠有效地保持植物可利用的水分。其結(jié)果是能夠提高植物 的生長性。
[0022] 在本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體中，所述一次間隙的尺寸優(yōu)選為5-100 μm。
[0023] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤團(tuán)粒體，因?yàn)橐淮伍g隙的尺寸為5-100 μπι，所以在人工土 壤團(tuán)粒體間產(chǎn)生適度的縫隙，從而能夠在一次間隙中保持必要并且充足量的植物可利用的 水分。其結(jié)果是能夠進(jìn)一步提高植物的生長性。
[0024] 本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體，
[0025] 優(yōu)選具有0· 2-10_的尺寸。
[0026] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤團(tuán)粒體，因?yàn)榫哂?. 2-10mm的尺寸，所以團(tuán)粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 另外，由于只要是上述粒徑范圍，在人工土壤團(tuán)粒體間即可產(chǎn)生適度的縫隙，因此可兼顧優(yōu) 異的透氣性和保水性。
[0027] 在本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體中，
[0028] 所述人工土壤粒子優(yōu)選具有5-1000 μ m的粒徑分布。
[0029] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤團(tuán)粒體，通過將人工土壤粒子的粒徑分布設(shè)定為 5-1000 μπι的范圍，在團(tuán)粒結(jié)構(gòu)內(nèi)形成適度的空隙，從而能夠提高人工土壤的體積含水率及 氣相率。另外，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。
[0030] 在本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體中，
[0031] 優(yōu)選給所述細(xì)孔提供離子交換能力。
[0032] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤團(tuán)粒體，由于給人工土壤粒子的細(xì)孔提供離子交換能力， 因此能夠在人工土壤團(tuán)粒體中持有植物的培養(yǎng)所必需的肥料成分。因此，可實(shí)現(xiàn)具備與天 然土壤相同的植物培養(yǎng)能力的人工土壤培養(yǎng)基。
[0033] 在本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體中，
[0034] 優(yōu)選包含保水性材料。
[0035] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤團(tuán)粒體，由于包含保水性材料，因此在人工土壤團(tuán)粒體的 空隙本來具有的保水性的基礎(chǔ)上，還能夠進(jìn)一步具備保水性材料產(chǎn)生的保水力。其結(jié)果是 能夠成為保水性進(jìn)一步提高、耐干燥的人工土壤團(tuán)粒體。
[0036] 用于解決上述課題的本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基的特征結(jié)構(gòu)為，
[0037] 使用上述任一項(xiàng)記載的人工土壤團(tuán)粒體而成。
[0038] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤培養(yǎng)基，由于使用本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體，因此可提高 長期范圍內(nèi)的人工土壤的體積含水率及氣相率，并且能夠平衡良好地實(shí)現(xiàn)作為土壤的基本 性能。另外，因?yàn)檫@種人工土壤培養(yǎng)基能夠?qū)υ耘鄬ο笾参镞m當(dāng)?shù)毓┙o水分或養(yǎng)分，所以在 維護(hù)上不費(fèi)工夫，從而處理變?nèi)菀住?br>【附圖說明】
[0039] 圖1是構(gòu)成本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體的人工土壤粒子的模式圖。
[0040] 圖2是本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體的模式圖。
[0041] 圖3是示出通過水銀壓入法測定本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體的孔徑分布的結(jié)果的 圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 以下，基于圖1-圖3,說明關(guān)于本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體的實(shí)施方案。但是，為了 使本發(fā)明的理解容易，首先對構(gòu)成本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體的人工土壤粒子進(jìn)行說明。此 外，本發(fā)明并非意在限定于以下說明的實(shí)施方案或附圖中記載的結(jié)構(gòu)。
[0043] 〈人工土壤粒子〉
[0044] 圖1是構(gòu)成本發(fā)明的人工土壤團(tuán)粒體的人工土壤粒子10的模式圖。該圖中概念 性地示出人工土壤粒子10。圖1(a)例示了作為填料12,使用了作為多孔質(zhì)天然礦物的沸 石12a的人工土壤粒子10。圖1(b)例示了作為填料12,使用了作為層狀天然礦物的水滑 石12b的人工土壤粒子10。此外，圖1中示出的符號X、y及z各自表示后述的細(xì)孔11、連 通孔13及人工土壤粒子10的尺寸，但附圖上的X、y及z的關(guān)系不反映實(shí)際的尺寸關(guān)系。
[0045] 人工土壤粒子10由多個(gè)填料12集合而構(gòu)成粒狀。就人工土壤粒子10中的多個(gè) 填料12而言，它們不必相互接觸，只要在一個(gè)粒子內(nèi)藉由粘合劑等維持一定范圍內(nèi)的相對 位置關(guān)系，就可以認(rèn)為多個(gè)填料12集合而構(gòu)成粒狀。構(gòu)成人工土壤粒子10的填料12從表 面到內(nèi)部具有多個(gè)細(xì)孔11。細(xì)孔11包括各種形態(tài)。例如，填料12在圖I (a)所示出的沸石 12a的情況下，該沸石12a的結(jié)