人工土壤培養(yǎng)基的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種可在植物工廠等中利用的人工土壤培養(yǎng)基。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，在控制生長(zhǎng)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。
[0003] 在根菜類等栽培中，需要對(duì)應(yīng)作物的成長(zhǎng)階段改變養(yǎng)分的種類及施肥量，并對(duì)應(yīng) 各個(gè)作物的施肥時(shí)期，直到作物的收獲為止，分?jǐn)?shù)次進(jìn)行基肥、追肥等施肥。因此，要求用于 在植物工廠栽培根菜類等的人工土壤具備與天然土壤相同的基本性能，并且將施肥次數(shù)等 減少等用天然土壤難以實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特的功能。
[0004] 作為與迄今為止開發(fā)的人工土壤相關(guān)的技術(shù)，有通過含有生物分解性粉體的被膜 包覆肥料粒子的包覆粒狀肥料（例如，參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1的包覆粒狀肥料由于 被膜在土壤中緩慢分解，因此能夠調(diào)整養(yǎng)分的溶出模式。
[0005] 另外，還有用含有萜烯樹脂和熱可撓性樹脂的被膜包覆的包覆粒狀肥料（例如， 參照專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)2的包覆粒狀肥料通過使用萜烯樹脂及熱可撓性樹脂作為被膜 提高肥料的力學(xué)強(qiáng)度，并且抑制養(yǎng)分的初期的溶出。
[0006] 另外，還有含有肥料依賴于溫度溶出的兩種包覆粒狀肥料的肥料組合物（例如， 參照專利文獻(xiàn)3)。專利文獻(xiàn)3的肥料組合物即使在存在溫度差異的栽培環(huán)境，也能夠適時(shí)、 適量地供給養(yǎng)分。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)：
[0008] 專利文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)1:特開平6-144981號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)2:特開平11-60369號(hào)公報(bào)
[0011] 專利文獻(xiàn)3:特開2009-234811號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明要解決的課題
[0013] 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)，例如，需要能 夠?qū)υ耘鄬?duì)象植物適當(dāng)?shù)毓┙o養(yǎng)分和水分的控制功能。特別是，養(yǎng)分供給量的控制功能對(duì) 于實(shí)現(xiàn)減少對(duì)植物的施肥次數(shù)、栽培生產(chǎn)率高的作物、根據(jù)植物的種類進(jìn)行最適的栽培計(jì) 劃很重要。如果能夠通過在植物所需的時(shí)期以所需的量將養(yǎng)分從人工土壤釋放到外部的方 式控制養(yǎng)分的釋放特性，則能夠?qū)崿F(xiàn)具有天然土壤沒有的獨(dú)特的功能的、付加價(jià)值高的人 工土壤。
[0014] 但是，專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2的與人工土壤有關(guān)的技術(shù)均是用肥料粒狀體單位 進(jìn)行設(shè)計(jì)，混合到土壤中使用。僅僅通過微細(xì)的肥料粒狀體單位的改良難以實(shí)現(xiàn)大幅度的 功能改變或改良，提高養(yǎng)分的釋放特性。例如，如專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2所述，通過在一 個(gè)肥料粒狀體上包覆不同種類的被膜，即使肥料粒狀體單體中在養(yǎng)分釋放特性方面存在程 度差異，在將肥料粒狀體混合到土壤中的情況下，由于肥料粒狀體的特性被平均化，因此作 為肥料粒狀體單體的功能的差異也難以在土壤整體上表現(xiàn)出來，從而未必能夠發(fā)揮如設(shè)計(jì) 所述的功能。
[0015] 另外，專利文獻(xiàn)3中，將肥料依賴于溫度而溶出的多種肥料粒狀體組合，從而構(gòu)成 肥料組合物，就植物所必需的養(yǎng)分而言，由于植物的種類和在成長(zhǎng)階段中的種類及施肥量 不同，因此常常難以最適地進(jìn)行養(yǎng)分供給，改善的空間大。
[0016] 本發(fā)明鑒于上述問題點(diǎn)而做出，其目的在于，提供一種在人工土壤粒子集合而成 的人工土壤培養(yǎng)基中，可對(duì)應(yīng)栽培對(duì)象植物的成長(zhǎng)階段釋放適當(dāng)種類的養(yǎng)分、或根據(jù)栽培 對(duì)象植物可高度地控制養(yǎng)分的施肥量的技術(shù)。
[0017] 解決課題的方法
[0018] 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，
[0019] 一種人工土壤培養(yǎng)基，其為含有可釋放養(yǎng)分的多個(gè)人工土壤粒子的人工土壤培養(yǎng) 基，
[0020] 所述多個(gè)人工土壤粒子由多種人工土壤粒子構(gòu)成，所述多種人工土壤粒子以在植 物的栽培期間的不同階段各自釋放養(yǎng)分的方式設(shè)定。
[0021] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤培養(yǎng)基，由于由以在植物的栽培期間的不同階段各自釋放 養(yǎng)分的方式設(shè)定的多種人工土壤粒子構(gòu)成人工土壤培養(yǎng)基，因此各種人工土壤粒子的養(yǎng)分 的釋放特性重疊，各自的人工土壤粒子的養(yǎng)分的釋放特性相互補(bǔ)充。進(jìn)一步地，通過混合的 人工土壤粒子的養(yǎng)分的釋放特性的不同，可在不同的時(shí)期釋放不同的養(yǎng)分。即，能夠得到可 在植物的整個(gè)栽培期間的最適的時(shí)期以最適的量釋放不同的養(yǎng)分的人工土壤培養(yǎng)基。這 樣，與添加單一的肥料粒狀體的人工土壤培養(yǎng)基相比，本結(jié)構(gòu)的人工土壤培養(yǎng)基由于能夠 根據(jù)植物的成長(zhǎng)階段控制必需的種類的養(yǎng)分及釋放量，因此能夠減少施肥的頻率。另外，因 為通過改變?nèi)斯ね寥懒Ｗ拥酿B(yǎng)分的釋放特性能夠任意地調(diào)整養(yǎng)分從人工土壤粒子的釋放 的時(shí)期和養(yǎng)分的釋放量，所以可實(shí)現(xiàn)根據(jù)栽培對(duì)象植物高度地控制適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)分的供給時(shí)期 及養(yǎng)分的供給量（即，設(shè)定了最適的養(yǎng)分的釋放計(jì)劃）的人工土壤培養(yǎng)基。
[0022] 在本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基中，
[0023] 所述多種人工土壤粒子優(yōu)選以根據(jù)外部環(huán)境的變化釋放養(yǎng)分的方式設(shè)定。
[0024] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤培養(yǎng)基，由于多種人工土壤粒子以根據(jù)外部環(huán)境的變化釋 放養(yǎng)分的方式設(shè)定，因此能夠以根據(jù)植物的栽培環(huán)境在最適的時(shí)機(jī)以最適的量對(duì)植物供給 必需的養(yǎng)分的方式設(shè)定。
[0025] 在本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基中，
[0026] 所述多種人工土壤粒子的至少一種優(yōu)選用具有分解性的樹脂包覆。
[0027] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤培養(yǎng)基，由于多種人工土壤粒子的至少一種用具有分解性 的樹脂包覆，因此樹脂根據(jù)外部環(huán)境的變化分解，從而從人工土壤粒子釋放養(yǎng)分。因此，能 夠根據(jù)植物的栽培環(huán)境在最適的時(shí)機(jī)以最適的量對(duì)植物供給必需的養(yǎng)分。
[0028] 在本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基中，
[0029] 所述具有分解性的樹脂優(yōu)選為從由水溶性樹脂、生物分解性樹脂、及酸分解性樹 脂組成的組中選擇的至少一種。
[0030] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤培養(yǎng)基，因?yàn)榫哂蟹纸庑缘臉渲瑸閺挠伤苄詷渲⑸?分解性樹脂、及酸分解性樹脂組成的組中選擇的至少一種，所以樹脂根據(jù)外部環(huán)境的變化， 例如對(duì)人工土壤培養(yǎng)基供給的水分量、微生物的存在量、從植物的根分泌的根酸的量、磷酸 等肥料成分的濃度等分解。因此，能夠根據(jù)植物的栽培環(huán)境在最適的時(shí)機(jī)以最適的量對(duì)植 物供給必需的養(yǎng)分。
[0031] 在本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基中，
[0032] 所述具有分解性的樹脂優(yōu)選為從由淀粉、纖維素、果膠、明膠、瓊脂、海藻酸鹽、卡 拉膠、黃原膠、刺槐豆膠、他拉膠、車前籽膠、糊精、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、乙酸乙 烯酯、聚乙烯亞胺、聚環(huán)氧烷、聚乙二醇、甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、改性淀 粉、及氧化淀粉組成的組中選擇的至少一種。
[0033] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤培養(yǎng)基，由于具有分解性的樹脂為從上述樹脂組成的組中 選擇的至少一種，因此能夠確實(shí)地根據(jù)外部環(huán)境的變化而分解。因此，能夠確實(shí)地根據(jù)植物 的栽培環(huán)境在最適的時(shí)機(jī)以最適的量對(duì)植物供給必需的養(yǎng)分。另外，由于上述材料在分解 后也是無害的，因此沒有環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。
[0034] 在本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基中，
[0035] 所述多種人工土壤粒子優(yōu)選為使用具有不同的分解性的樹脂進(jìn)行造粒而成。
[0036] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤培養(yǎng)基，由于多種人工土壤粒子是使用具有不同的分解性 的樹脂進(jìn)行造粒而成，因此樹脂根據(jù)外部環(huán)境的變化在不同的時(shí)機(jī)分解，從各個(gè)人工土壤 粒子釋放養(yǎng)分。因此，能夠確實(shí)地根據(jù)植物的栽培環(huán)境在最適的時(shí)機(jī)以最適的量對(duì)植物供 給必需的養(yǎng)分。
[0037] 在本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基中，
[0038] 所述多種人工土壤粒子優(yōu)選在不同的干燥條件下干燥。
[0039] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤培養(yǎng)基，由于所述多種人工土壤粒子是在不同的干燥條件 下干燥而成，因此干燥條件不同，人工土壤粒子的強(qiáng)度也不同，其結(jié)果為，各個(gè)人工土壤粒 子根據(jù)外部環(huán)境的變化在不同的時(shí)機(jī)解體，并釋放養(yǎng)分。因此，能夠根據(jù)植物的栽培環(huán)境在 最適的時(shí)機(jī)以最適的量對(duì)植物供給必需的養(yǎng)分。
[0040] 在本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基中，
[0041] 優(yōu)選地，對(duì)所述多種人工土壤粒子的至少一種提供離子交換能力。
[0042] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤培養(yǎng)基，通過對(duì)多種人工土壤粒子的至少一種提供離子交 換能力，能夠在人工土壤粒子中負(fù)載植物的培養(yǎng)所必需的養(yǎng)分。因此，可以實(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。
[0043] 在本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基中，
[0044] 所述多種人工土壤粒子優(yōu)選包括具備陽離子交換能力的人工土壤粒子、具備陰離 子交換能力的人工土壤粒子、及具備陽離子及陰離子交換能力的人工土壤粒子。
[0045] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤培養(yǎng)基，由于多種人工土壤粒子包括具備陽離子交換能力 的人工土壤粒子、具備陰離子交換能力的人工土壤粒子、和具備陽離子及陰離子交換能力 的人工土壤粒子，因此在人工土壤粒子中能夠在各個(gè)人工土壤粒子中負(fù)載植物的培養(yǎng)所必 需的養(yǎng)分。因此，可以實(shí)現(xiàn)具備與天然土壤同等以上的植物培養(yǎng)能力的人工土壤培養(yǎng)基。
[0046] 在本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基中，
[0047] 所述多種人工土壤粒子優(yōu)選具有0. 2-10mm的粒徑。
[0048] 根據(jù)本結(jié)構(gòu)的人工土壤培養(yǎng)基，通過將人工土壤粒子的粒徑設(shè)定為0. 2-10mm，能 夠作成特別適合根菜類的栽培的、容易處理的人工土壤。
【附圖說明】
[0049] 圖1是含有多種人工土壤粒子的本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基的示意圖。
[0050] 圖2是構(gòu)成本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基的人工土壤粒子的示意圖。
[0051] 圖3是第一實(shí)施方案的人工土壤培養(yǎng)基的說明圖。
[0052] 圖4是第二實(shí)施方案的人工土壤培養(yǎng)基的說明圖。
[0053] 圖5是第三實(shí)施方案的人工土壤培養(yǎng)基的說明圖。
[0054] 圖6是第四實(shí)施方案的人工土壤培養(yǎng)基的說明圖。
[0055] 圖7是第五實(shí)施方案的人工土壤培養(yǎng)基的說明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056] 以下，基于圖1-圖7對(duì)本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基所涉及的實(shí)施方案進(jìn)行說明。但 是，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)。
[0057] 圖1是含有多種人工土壤粒子50的本發(fā)明的人工土壤培養(yǎng)基100的示意圖。這 里，例示人工土壤培養(yǎng)基100,其由作為多種人工土壤粒子50的養(yǎng)分釋放特性不同的兩種 人工土壤粒子構(gòu)成。人工土壤粒子50具備用于負(fù)載養(yǎng)分的基部10,并根據(jù)有無用于包覆基 部10的外表面部的包覆層20來改變養(yǎng)分的釋放特性?；?0中所含有的養(yǎng)分溶解于培 養(yǎng)存在于外部環(huán)境的植物P所必需的水分（還包括堿性水、酸性水等）或溶解于從植物的 根分泌的根酸，或用作為養(yǎng)分負(fù)載的磷酸等溶解，并從基部10釋放到外部環(huán)境。這里，"外 部環(huán)境"是指人工土壤粒子50的外側(cè)的環(huán)境。另外，本說明書中，將釋放養(yǎng)分的狀態(tài)規(guī)定為 "養(yǎng)分的釋放特性"。在圖1中示出的人工土壤粒子50呈集合狀態(tài)的人工土壤培養(yǎng)基100 中，在人工土壤粒子50之間形成的空隙S相當(dāng)于外部環(huán)境。人工土壤粒子50能夠通過控 制養(yǎng)分在基部10內(nèi)負(fù)載的狀態(tài)及養(yǎng)分從基部10向外部環(huán)境的釋放特性