JP2014193148A - 人工土壌培地 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】硝酸態窒素及びモリブデンを含有する人工土壌培地100であり、硝酸態窒素及びモリブデン、並びに、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、塩素、及びケイ酸からなる群から選択される少なくとも一種の微量要素を含有する人工土壌粒子で構成されている。当該モリブデンをモリブデン酸塩として含有し、硝酸態窒素の含有量は0.05〜10重量%であり、モリブデンの含有量は0.01〜0.50重量%であり、硝酸態窒素及びモリブデンの含有量がモル比で1:6〜1:0.0006に設定されている。
【選択図】図1
Description
硝酸態窒素及びモリブデンを含有することにある。
この点に関し、本構成の人工土壌培地によれば、硝酸態窒素及びモリブデンを含有するため、植物に必要な窒素源としての硝酸態窒素と、微量要素のモリブデンとを同時に供給することができる。従って、植物体内における窒素の代謝を活性化させることができ、その結果、植物体内の硝酸の蓄積を低減させるとともに、植物の成長を促すことができる。
前記硝酸態窒素及び前記モリブデン、並びに、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、塩素、及びケイ酸からなる群から選択される少なくとも一種の微量要素を含有する人工土壌粒子で構成されていることが好ましい。
前記モリブデンをモリブデン酸塩として含有することが好ましい。
前記硝酸態窒素の含有量は0.05〜10重量%であり、前記モリブデンの含有量は0.01〜0.50重量%であることが好ましい。
前記硝酸態窒素及び前記モリブデンの含有量がモル比で1:6〜1:0.0006に設定されていることが好ましい。
前記人工土壌粒子にイオン交換能が付与されていることが好ましい。
前記人工土壌粒子に保水性材料が導入されていることが好ましい。
前記人工土壌粒子は0.2〜10mmの粒径を有することが好ましい。
図2は、本発明の人工土壌培地100を構成する人工土壌粒子50を概念的に示した説明図である。人工土壌粒子50は、複数のフィラー1が集合して粒状に構成されたものである。図2(a)は、フィラー1として、多孔質天然鉱物であるゼオライト1aを使用した人工土壌粒子50を例示したものである。図2(b)は、フィラー1として、層状天然鉱物であるハイドロタルサイト1bを使用した人工土壌粒子50を例示したものである。図2は人工土壌粒子50の構造を示すものであるため、硝酸態窒素及びモリブデンの記載は省略してある。
人工土壌粒子50を製造する過程において、人工土壌粒子50に硝酸態窒素及びモリブデンの一方又は両方が導入される。例えば、高分子ゲル化剤水溶液(例えば、アルギン酸ナトリウム水溶液)に硝酸態窒素及び/又はモリブデンを溶解させておくと、ゲル化反応時にゲル中に硝酸態窒素及び/又はモリブデンが取り込まれる。また、造粒前の原料に硝酸態窒素及び/又はモリブデンを混合しておくと、造粒物に硝酸態窒素及び/又はモリブデンが含まれることになる。人工土壌粒子50に硝酸態窒素及びモリブデンを導入する他の方法としては、イオン吸着能を有するフィラー1で人工土壌粒子50を作製後、人工土壌粒子50を硝酸態窒素及びモリブデンの溶液に浸漬し、硝酸態窒素及びモリブデンを人工土壌粒子50に坦持させる方法がある。人工土壌粒子50に導入された硝酸態窒素やモリブデンは、複数のフィラー1の間に形成される連通孔3に高分子ゲル化剤やバインダーの固着力によって保持されたり、イオン吸着能を有するフィラー1にイオンとして吸着された状態となる。人工土壌粒子50内に保持された硝酸態窒素及びモリブデンは、外部環境に存在する水や根酸等により溶出し、徐々に外部に放出されるが、人工土壌粒子50を崩壊可能に構成し、人工土壌粒子50の崩壊に伴って硝酸態窒素及びモリブデンが放出されるように構成してもよい。人工土壌粒子50を崩壊性とするためには、例えば、造粒に使用する高分子ゲル化剤やバインダーとして水溶性の材料を用いる。この場合、植物に灌水を行うと、人工土壌粒子50が水分を吸収して崩壊し、内部の硝酸態窒素及びモリブデンが放出される。
図3は、本発明の人工土壌培地100を構成する別のタイプの人工土壌粒子50を概念的に示した説明図である。図3は人工土壌粒子50の構造を示すものであるため、硝酸態窒素及びモリブデンの記載は省略してある。図3に示すように、粒状物の外表に被覆層10を形成することができる。人工土壌粒子50に被覆層10を設けると、人工土壌粒子50に坦持した硝酸態窒素及びモリブデンの放出状態をより精密に制御することができる。被覆層10は、例えば、硝酸態窒素及びモリブデンを徐々に放出するように分解性材料で構成したものや、硝酸態窒素及びモリブデンが通過可能な微細孔を有する多孔性膜で構成したものとすることができる。あるいは、これらの構成を組み合わせることも可能である。被覆層10は、硝酸態窒素及びモリブデンだけでなく、人工土壌粒子50に坦持した他の肥料成分の放出も制御することができる。また、被覆層10自体に、硝酸態窒素、モリブデン、及びその他の肥料を保持させ、これらを徐々に放出させることも可能である。
硝酸態窒素及びモリブデンを含有する材料は、例えば、硝酸態窒素及びモリブデンを無機鉱物や有機材料に混合し、造粒や押出成形等を行って製剤化した材料や、硝酸態窒素及びモリブデンをカプセルに封入し、カブセル化した材料等が挙げられる。硝酸態窒素及びモリブデンの添加量は、上記人工土壌粒子の項目で説明した添加量と同等とすることができる。
本発明の人工土壌培地で栽培した植物の体内への硝酸の蓄積の低減、植物の生育性、及び植物の根の成長について評価する試験を実施した。試験結果を以下に説明する。なお、説明中の濃度の百分率は重量%を表す。
和光純薬工業株式会社製の試薬アルギン酸ナトリウムを水に溶解させて濃度0.5%の水溶液を調製し、アルギン酸ナトリウム0.5%水溶液100重量部に株式会社エコウエル製の人工ゼオライト「琉球ライト600」10重量部、及び和光純薬工業株式会社製の試薬ハイドロタルサイト10重量部を添加し、ミキサー(SM−L57:三洋電機(株)製)を用いて3分間撹拌して混合液を作製した。得られた混合液を、多価金属イオン水溶液である5%塩化カルシウム水溶液に滴下してゲル化物を生成した。生成したゲル化物を溶液から回収し、洗浄した後、55℃の乾燥機中で24時間乾燥させて粒状物を作製した。
上記作製した粒状物に養分を導入して、人工土壌粒子を表1の配合に従って調製した。
実施例1:5%硝酸カリウム水溶液、2.5%リン酸2水素カリウム水溶液、5%硫酸マグネシウム水溶液、及び0.2%モリブデン酸ナトリウム水溶液の各水溶液に、上記粒状物をそれぞれ6時間浸漬して、それぞれの肥料成分を坦持させた人工土壌粒子を調製した。これら4種類の人工土壌粒子を同量ずつ混合して人工土壌培地とした。
実施例2:5%硝酸カリウム水溶液、2.5%リン酸2水素カリウム水溶液、及び5%硫酸マグネシウム水溶液の各水溶液に、上記粒状物をそれぞれ6時間浸漬して、それぞれの肥料成分(モリブデンを含まない)を坦持させた人工土壌粒子を調製した。これら3種類の人工土壌粒子を同量ずつ混合して人工土壌培地とした。なお、モリブデンの添加については、人工土壌粒子に直接担持させるのではなく、人工土壌粒子にモリブデンを含有する水溶液を灌水させて行った。
実施例3:5%硝酸カリウム水溶液、2.5%リン酸2水素カリウム水溶液、及び5%硫酸マグネシウム水溶液の各水溶液に、上記粒状物をそれぞれ6時間浸漬して、それぞれの肥料成分(モリブデンを含まない)を坦持させた人工土壌粒子を調製した。また、上記粒状物作製時に、フィラーとしてモリブデンを含有する肥料成分を0.5%混合してゲル化し、モリブデンを含有する人工土壌粒子を調製した。これら4種類の人工土壌粒子を同量ずつ混合して人工土壌培地とした。
比較例1:5%硝酸カリウム水溶液、2.5%リン酸2水素カリウム水溶液、及び5%硫酸マグネシウム水溶液の各水溶液に、上記粒状物をそれぞれ6時間浸漬して、それぞれの肥料(モリブデンを含まない)を坦持させた人工土壌粒子を調製した。これら3種類の人工土壌粒子を同量ずつ混合して人工土壌培地とした。
比較例2は、人工土壌培地に対するコントロールとして、培養土(株式会社花ごころ社製、商品名「花ちゃん(登録商標)培養土」)を使用した。
上記各試験土壌を用いてラディッシュを栽培し、蓄積される硝酸の低減効果について評価した。ラディッシュの栽培方法は、以下のとおりである。
容量300mlのポリエチレン製カップの底面に排水用の穴を開け、さらに底に砂(粒径2〜5mm)を敷き詰め、カップの底面に水が溜まらないようにし、その上に200ml(約120g)の人工土壌粒子(実施例1、実施例2、実施例3、比較例1)又は培養土(比較例2)を入れ、ラディッシュ(レッドキング)の種1個を播種し、十分な水分を与え発芽させた後、30mlの水道水を毎日与え、25日間栽培した。実施例2は、播種後11日目以降、灌水に加えて毎日0.2%モリブデン含有水溶液20mlを与え、人工土壌培地にモリブデンを含ませた。栽培後、ラディッシュの葉及び根の部位の硝酸含有量を測定した。なお、硝酸は作物を絶乾状態にした後、粉砕して粉末状にしたものをアルカリ還元・ジアゾ色素法により測定した。
図4は、本発明の人工土壌培地で栽培したラディッシュの生育性を示したグラフである。図5は、本発明の人工土壌培地で栽培したラディッシュの根の成長を示したグラフである。上記栽培したラディッシュを収穫し、葉、根(実)の生重量、及び根長、根径を測定し、各試験土壌での生育性を評価した。
微量要素を添加した人工土壌培地で栽培した植物の体内への硝酸の蓄積の低減、及び植物の生育性について評価する試験を実施した。試験結果を以下に説明する。
粒状物は、上記と同じ手法を用いて作製した。実施例4の微量要素を含む粒状物には、表2の配合量にしたがって、粒状物100g当たり、フィラーとして5gの微量要素(モリブデンの含有量:0.5g)を含有させた。当該微量要素には、モリブデンの他に、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、塩素、及びケイ酸が含まれている。
作製した粒状物に養分を導入して、人工土壌粒子を表2の配合に従って調製した。
実施例4:5%硝酸カリウム水溶液、2.5%リン酸2水素カリウム水溶液、及び5%硫酸マグネシウム水溶液の各水溶液に、上記粒状物(微量要素を含まない)をそれぞれ6時間浸漬して、それぞれの肥料成分を坦持させた人工土壌粒子を調製した。これら3種類の人工土壌粒子をそれぞれ30重量%と、上記微量要素を含有させた人工土壌粒子10重量%とを混合して人工土壌培地とした。人工土壌培地の微量要素及び硝酸態窒素の含有量は、微量要素が0.5重量%(モリブデン:0.05重量%)、硝酸態窒素が0.25重量%である。人工土壌培地の硝酸態窒素及びモリブデンの含有量のモル比(NO3:Mo)は、1:0.13である。
実施例5:5%硝酸カリウム水溶液、2.5%リン酸2水素カリウム水溶液、及び5%硫酸マグネシウム水溶液の各水溶液に、上記粒状物(微量要素を含まない)をそれぞれ6時間浸漬して、それぞれの肥料成分を坦持させた人工土壌粒子を調製した。これら3種類の人工土壌粒子を同量ずつ混合して人工土壌培地とした。なお、微量要素の添加については、人工土壌粒子に直接担持させるのではなく、人工土壌粒子に0.14重量%の微量要素を含有する水溶液(モリブデン:0.014重量%)を灌水させて行った。
比較例3:5%硝酸カリウム水溶液、2.5%リン酸2水素カリウム水溶液、及び5%硫酸マグネシウム水溶液の各水溶液に、上記粒状物をそれぞれ6時間浸漬して、それぞれの肥料(微量要素を含まない)を坦持させた人工土壌粒子を調製した。これら3種類の人工土壌粒子を同量ずつ混合して人工土壌培地とした。
上記各人工土壌培地を用いてラディッシュを栽培し、蓄積される硝酸の低減効果について評価した。ラディッシュの栽培方法は、以下のとおりである。
容量300mlのポリエチレン製カップの底面に排水用の穴を開け、さらに底に砂(粒径2〜5mm)を敷き詰め、カップの底面に水が溜まらないようにし、その上に200ml(約120g)の人工土壌粒子を入れ、ラディッシュ(レッドキング)の種1個を播種し、十分な水分を与え発芽させた後、30mlの水道水を毎日与え、25日間栽培した。実施例5は、播種後11日目以降、毎日0.14重量%の微量要素を含む30mlの水道水を毎日与え、25日間栽培した(微量要素の総添加量(モリブデン):0.6g(0.06g))。栽培後、ラディッシュの根(実)の部位の硝酸含有量を測定した。なお、硝酸は作物を絶乾状態にした後、粉砕して粉末状にしたものをアルカリ還元・ジアゾ色素法により測定した。
図7は、本発明の人工土壌培地で栽培したラディッシュの生育性を示したグラフである。上記栽培したラディッシュを収穫し、葉、根(実)の生重量を測定し、各試験土壌での生育性を評価した。図7の結果に示されるように、実施例4及び5は、微量要素を含まない人工土壌粒子を用いた比較例3の人工土壌培地に比して、葉及び根の重量が増加した。特に、微量要素を含有させた人工土壌粒子を用いた実施例4の人工土壌培地では、顕著な生育の増進効果が認められた。
100 人工土壌培地
Claims (8)
- 硝酸態窒素及びモリブデンを含有する人工土壌培地。
- 前記硝酸態窒素及び前記モリブデン、並びに、鉄、銅、亜鉛、マンガン、ホウ素、塩素、及びケイ酸からなる群から選択される少なくとも一種の微量要素を含有する人工土壌粒子で構成されている請求項1に記載の人工土壌培地。
- 前記モリブデンをモリブデン酸塩として含有する請求項1又は2に記載の人工土壌培地。
- 前記硝酸態窒素の含有量は0.05〜10重量%であり、前記モリブデンの含有量は0.01〜0.50重量%である請求項1〜3のいずれか一項に記載の人工土壌培地。
- 前記硝酸態窒素及び前記モリブデンの含有量がモル比で1:6〜1:0.0006に設定されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の人工土壌培地。
- 前記人工土壌粒子にイオン交換能が付与されている請求項2〜5のいずれか一項に記載の人工土壌培地。
- 前記人工土壌粒子に保水性材料が導入されている請求項2〜6のいずれか一項に記載の人工土壌培地。
- 前記人工土壌粒子は0.2〜10mmの粒径を有する請求項2〜7のいずれか一項に記載の人工土壌培地。
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