JP4036420B2 - 栽培用培地 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は栽培用培地に関し、特には木質系樹皮を所定のサイズに粉砕して原材料とし、この原材料を乾燥,加熱,加圧工程によって栽培用培地として成形することにより、農作物及び各種植物の生育時にロックウールと同等もしくはそれ以上の栽培効果が得られるとともに、自然環境サイクルへのダメージが少ない栽培用培地に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から知られている植物栽培用の人工培地として、ロックウール、ピートモス、バーク堆肥等があり、これらの人工培地は農業用又は園芸用の分野で広く用いられている。ロックウールとは鉱石を溶解してそれを綿状にした所謂岩綿であって近時は鉄鋼石のスラグから製造されるロックファイバーをも含む意味で一般的に使用されている。また、バーク堆肥とは広葉樹又は針葉樹の樹皮を堆肥化した堆肥である。
【0003】
例えば栽培用ロックウールを用いた水耕栽培を行うには、養液を満たしたトレイ内に該栽培用ロックウールを浸漬し、浸透作用によって養液を栽培用ロックウールに供給して園芸作物の養液栽培を行う。上記トレイ内の養液の液位を検出するレベルセンサを取り付けて液位によりモータポンプで養液を供給する方法も知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記各種の栽培用培地の中で、ロックウールは耐久性に優れているものの、使用後に廃棄する際の自然環境への負荷が大きいという難点があり、ピートモスは自然環境への負荷が少ない反面でバクテリアによって容易に分解されてしまうため耐久性の面での難点がある。また、バーク堆肥は施工上の労力が大きいという問題がある。
【0005】
本発明者は従来から廃棄物としての処理に難点があった木質系樹皮、例えばスギ又はヒノキの樹皮が軽量で取り扱いやすく、保水性、通気性及び耐久性が良好であることに着目して、人工の栽培用培地として利用しようとする研究を継続している。しかしながら、これらの樹皮は嵩が大きく、輸送と保管のためのコストが高いという問題点があり、更にこれらの樹皮は天然物であるため、養液栽培用培地とか園芸用培地に使用する場合には土壌の消毒が必要であるという問題点があった。
【0006】
そこで本発明は上記の問題点を解決して、木質系樹皮の持つ保水性、通気性及び耐久性を有効に生かすとともに嵩を小さくして輸送と保管のためのコストを低減し、廃棄する際の自然環境への負荷を下げて良好な環境維持の面からも好ましい栽培用培地を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、所定のサイズに粉砕し、乾燥させた木質系樹皮からなる原材料を圧縮加熱成形することにより、熱圧縮作用及び樹皮成分による自己融着作用によって原材料の1/2〜1/15の体積のブロック状の培地とし、水分を含むことにより均一に膨張する栽培用培地を基本手段としている。
【0008】
前記ブロック状の培地の形状は、プレート形状,鉢形ポット形状もしくは半割円筒形状とする。
【0009】
そして、原材料を繊維長10cm以下、粒径1cm以下に粉砕し、含水率を30%以下に乾燥させる。また、原材料の圧縮加熱成形時の加熱温度範囲を70℃〜220℃とし、10〜50kg/cm2の加圧範囲で原材料を圧縮する。
【0010】
かかる栽培用培地によれば、得られた培地は水分により迅速、かつ、均一に膨張して、保水性と通気性に優れて植え込み材料等に利用して良好な人工培地が得られる。特にスギ又はヒノキ等から採取した木質系樹皮には吸水性と保水性が良好な繊維が含まれており、毛細管現象によって水分が吸収されることから個々の作物に適合する保水性を維持するようにコントロールすることができる。土壌に混入して使用した場合にはバクテリアによる分解性は小さいため濃度障害を起こす虞れがなく、長期に亘って土壌の肉やせを防止し、植物の生育を促進することができる。
【0011】
栽培用培地の製造時に温度を加えて圧縮成形しているため、培地内部の殺菌作用が得られて病原菌による作物の病害が抑制され、樹皮成分の自己融着作用の促進に伴って高密度に成形されて嵩を小さくし、運搬時に形くずれを起こす惧れがない。また、作製時にはバインダーを使用していないので廃棄時にも格別の浄化処置をする必要がなく、自然環境への負荷を下げることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下本発明にかかる栽培用培地の具体的な実施形態を説明する。図1に示す概要図において、山林1から伐採したスギ又はヒノキをステップ2で製材所3に運搬し、該製材所3で製材する過程で採取した樹皮を原材料として用いる。
【0013】
次に上記により得られた原材料をステップ4で粉砕・乾燥を行う。粉砕は繊維長が10cm以下、粒径が1cm以下になるようにし、含水率が30%以下になるように乾燥する。次にステップ5で70℃〜220℃の範囲に加熱した熱板を持つプレス装置によって2分〜7分間の圧縮加熱成形処理を行うことにより、熱圧縮作用及び自己融着作用に伴って原材料の体積が1/2〜1/15まで高密度に圧縮成形されて本発明にかかる栽培用培地が得られる。
【0014】
上記ステップ4で乾燥する理由は、含水率を均一にして安定した圧縮加熱成形を行うためであり、仮に含水率が30%を越えるケースでは成形直後に割れ目が入って形くずれを起こしたり、運搬中に損壊する虞れが生じる。
【0015】
ステップ6では得られた栽培用培地を養液に浸して水耕栽培用培地、鉢型ポット用培地等に利用するか、或いはインテリア用等に利用してからステップ7で廃棄処理する。ステップ8では廃棄物をバーク堆肥として再利用に供してからステップ9で土壌に還元し、山林1での植林用土壌として利用する。従って図1は本発明にかかる栽培用培地を用いた自然循環サイクルの模式図にもなっている。
【0016】
前記製造過程中のステップ5での圧縮加熱成形により、プレス装置による機械的圧縮作用の外に、原材料から木質系樹皮の成分によって原材料の自己融着作用が惹起されて、バインダーを用いることなく高密度に圧縮成形された栽培用培地が得られる。加熱範囲を70℃〜220℃とした理由は、70℃は培地の殺菌を行うために最小限必要な温度であり、又、木材の着火温度は230℃であって樹皮成分の自己融着作用を促進するために上限温度は220℃とした。
【0017】
プレス装置による加圧範囲は10〜50kg/cm2とするのが適当である。圧縮加熱成形された栽培用培地は、持ち運び時に崩れることなく容易に運搬することが可能な固さを持つブロック状を呈しており、使用時には現場において養液に浸すことにより、水分を吸収して養液栽培に適した体積にまで迅速に膨張させることができる。膨張は均一に行われ、しかも膨張後の培地の体積と密度は原材料の含水率,加熱温度,圧縮率及び圧縮時間の各条件を適宜に変更することによって自在に調節することができる。
【0018】
以下に本発明の具体的な各種実施例と比較例を挙げて説明する。
〔実施例1〕
先ずリングバーカで粉砕したスギ樹皮の含水率が20%以下になるように乾燥させ、熱板温度が200℃の油圧プレス装置によって3分〜5分間のプレス処理を行うことにより、熱圧縮作用に伴って原材料の体積を1/8まで圧縮成形して培地を得た。尚、圧縮加熱成形体の大きさは30cm×30cm×2cmのブロック状とした。得られた培地を栽培用装置の内部に入れて養液を満たし、厚さが約8cmになるまで膨張させた。
【0019】
〔比較例1〕
市販されている養液栽培用のロックウールを栽培用培地として用いて、実施例1,2と同様に栽培用装置の内部に入れて養液を満たした。
【0020】
表1は上記により得られた実施例1と比較例1の各栽培用培地の物理的特性を測定した結果を示している。実施例1の培地は比較例1に較べて真比重が小さくて仮比重が大きく、孔隙率は若干小さくなっている。三相比率は固相と気相は実施例1の方が大きく、液相は比較例1の方が大きくなっている。表2はこれらの培地の水分保持率を測定した結果である。実施例1は比較例1よりも水分保持力が低く、通気性が優れていることが判明した。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】
上記実施例1と比較例1の各栽培用培地に、堪液型養液栽培法を用いてキュウリとナスの子苗を定植し、収穫果数と収穫果率その他のデータを取った結果を表3と表4に示す。表3はキュウリのデータを示し、表4はナスの収量を示している。
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】
表3によれば、実施例1によるキュウリの雌花開花可能節数と収穫果数及び収穫果率は比較例1と遜色なく、特に収穫果率は実施例1の方が上回っている。表4によれば、実施例1によるナスの収穫果数と収穫果重は比較例1に較べてやや下回っているが、実用上からは問題ない結果が得られた。
【0027】
〔実施例2〕
リングバーカで粉砕したスギ樹皮の含水率が20%以下になるように乾燥させ、熱板温度が200℃の油圧プレス装置によって3分〜5分間の金型を用いたプレス処理を行うことにより、熱圧縮作用に伴って原材料の体積を1/2まで圧縮成形して鉢形の人工ポット培地を得た。この人工ポット培地を市販のポットに挿入し、水を含ませることによって鉢形ポット用培地として適正な体積と形状に膨張させた。
【0028】
〔比較例2〕
市販されているミズゴケを用いて鉢形の人工ポット培地を得た。
【0029】
上記実施例2と比較例2の各人工ポット培地に洋蘭(シンビジュウム,コチョウラン)の子苗を移植する際の作業性、即ち1鉢移植するのに必要とするまでの時間(秒)と、移植後の耐久性を調べた。その結果を表5に示す。
【0030】
【表5】
【0031】
表5によれば、実施例2の人工ポット培地を用いて子苗を1鉢移植するのに必要とする時間は20秒であって、比較例2の240秒に較べてはるかに作業性が良く、移植後の耐久性も比較例2の1年に較べて2年と長いことが判明した。
【0032】
図2〜図7は本発明を適用したブロック状栽培用培地の各種形状例であって、図2はプレート形状の栽培用培地11の例を示し、図3は鉢形ポット形状の栽培用培地12の例を示している。図4は半割円筒形状の栽培用培地13の例であり、この例では使用時に図5に示したように該栽培用培地13を折り曲げ部13aで二つ折りにしながら中間部13bに植物を挟み込み、上方から水分を含ませるだけで栽培用培地13に対する植物の植え込み作業を完了することができる。
【0033】
図6,図7は本発明を適用したブロック状栽培用培地をインテリア用として利用した形状例であり、図6は頂部を切り欠いた四角錐台状の栽培用培地14の例を、図7は真球状の栽培用培地15の例を示している。
【0034】
以下に本発明にかかる栽培用培地の特性と性能を証明する根拠となる各種の実験方法と得られたデータに関して説明する。先ず供試材料として天然乾燥したスギバークを用意し、スギバークの含水率を14%として運搬可能な固さになるまでバインダを用いずにホットプレス装置により圧縮加熱成形を行った。圧縮加熱成形条件を表6に示す。
【0035】
【表6】
【0036】
成形体として得られたスギバーク培地の平均厚みは、約15mmであり、スギバーク培地の圧縮率は8である。
【0037】
スギバーク培地の内部熱変化をみるために圧縮加熱成形時に100℃に達するまでの内部熱を測定した。その結果を図8に示す。スギバーク培地は約2分の時間で100℃まで急速に上昇し、100℃を超えると緩やかな上昇カーブを示した。100℃まで急速に上昇するのは培地に含まれる水分によるものと考えられる。
【0038】
栽培用培地に水分を含ませることによって膨張する性能を確保するには、常温常湿の状況下で成形された状態を保ったまま貯蔵する必要がある。そこでレーザー変位計を用いて恒温恒湿槽内で温度50℃、湿度90%に保った状態で24時間放置した時の厚み変位を2体について10分間隔で測定した。その結果を図9に示す。
【0039】
スギバーク培地は開始1時間ほどの間に2〜3mm膨張し、その後は徐々に膨張するという傾向を示した。スギバーク培地は吸水性の高さから24時間後の厚みは平均13mm程度膨張しており、やや脆い状態になっていたものの運搬可能な固さを保っている。従ってスギバーク培地は適切な貯蔵を行えば運搬可能な固さを保つことができることが判明した。
【0040】
以上説明したように、本発明による栽培用培地は製造時に高密度に圧縮しても水分により迅速かつ均一に膨張するため、保水性と通気性に優れ、植え込み材料等に利用して良好な人工培地が得られる。また、植物の種類によっては吸水による膨張を行わず、軽石等の他の栽培用培地もしくは土壌中にそのまま混入する事により、土壌改良材として利用することもできる。この場合にはバクテリアによる分解性が小さく、施肥過多による濃度障害を起こす虞れがない。更に長期に亘って土壌の肉やせを防止することが可能であり、植物の生育を促進することができる。
【0041】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかる栽培用培地によれば、木質系樹皮の持つ保水性、通気性、耐久性を有効に生かし、しかも嵩を小さくして輸送と保管のためのコストが低減された栽培用培地を提供することができる。特にスギ又はヒノキ等から採取した木質系樹皮には吸水性と保水性が良好な繊維が含まれていて毛管現象によって水分が吸収されるため、個々の作物に適合する保水性を維持するようにコントロールすることができる。更に使用後に堆肥化してバーク堆肥として再利用をはかることもできる。
【0042】
栽培用培地の製造時には温度を加えて圧縮加熱成形しているため、培地内部の殺菌作用も得られて病原菌による作物の病害が抑制され、樹皮成分による自己融着作用の促進に伴って高密度に成形されて運搬時に形くずれを起こす惧れがない。また、成形時にバインダーを使用していないので廃棄する際にも格別の浄化処置をする必要がなく、自然環境への負荷を下げて環境維持の面からも好ましい栽培用培地が得られる。また、土壌に混入して使用した場合にはバクテリアによる分解性は小さいため濃度障害を起こす虞れがなく、長期に亘って土壌の肉やせを防止し、植物の生育を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる栽培用培地を用いた自然循環サイクルの概要図。
【図2】 本発明を適用したプレート形状の栽培用培地の例を示す斜視図。
【図3】 本発明を適用した鉢形ポット形状の栽培用培地の例を示す斜視図。
【図4】 本発明を適用した半割円筒形状の栽培用培地の例を示す斜視図。
【図5】 半割円筒形状の栽培用培地の使用形態例を示す斜視図。
【図6】 本発明を適用した栽培用培地をインテリア用として利用した例を示す斜視図。
【図7】 栽培用培地を他のインテリア用として利用した例を示す斜視図。
【図8】 スギバーク培地の内部熱変化を示すグラフ。
【図9】 スギバーク培地の厚み変位を示すグラフ。
Claims (5)
- 所定のサイズに粉砕し、乾燥させた木質系樹皮からなる原材料を圧縮加熱成形することにより、熱圧縮作用及び樹皮成分による自己融着作用によって原材料の1/2〜1/15の体積のブロック状の培地とし、水分を含むことにより均一に膨張することを特徴とする栽培用培地。
- 前記ブロック状の培地の形状を、プレート形状,鉢形ポット形状もしくは半割円筒形状とした請求項1に記載の栽培用培地。
- 原材料を繊維長10cm以下、粒径1cm以下に粉砕し、含水率を30%以下に乾燥させた請求項1又は2に記載の栽培用培地。
- 原材料の圧縮加熱成形時の加熱温度範囲を70℃〜220℃とした請求項1,2又は3に記載の栽培用培地。
- 10〜50kg/cm2の加圧範囲で原材料を圧縮した請求項1,2,3又は4に記載の栽培用培地。
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