NO341477B1 - Plantedyrkingssystem - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Den foreliggende oppfinnelsen angår et plantedyrkingssystem omfattende de elementer og trekk som fremgår av krav 1. Spesielt angår den foreliggende oppfinnelsen et plantedyrkingssystem som anvender en film som er i stand i all vesentlighet å integreres med planterøttene. Nærmere bestemt angår den foreliggende oppfinnelsen et plantedyrkingssystem som er i stand til fremføring av vann eller en næringsvæske for dyrking av en plante i fraværet av en hydroponisk tank for å tilpasse vann eller en næringsvæske og dyrking av en plante deri. Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for dyrkning av planter som angitt i krav 11.

Ifølge den foreliggende oppfinnelsen er ikke en konvensjonell hydroponisk tank (anvendt for å tilpasse vann eller en næringsvæske og dyrking av en plante deri) nødvendig for dyrking av en plante, og derfor er det ifølge den foreliggende oppfinnelsen mulig å spare materialkostnader for den hydroponiske tanken.

Videre, når en hydroponisk tank anvendes, må den hydroponiske tanken bli installert horisontalt uten helling, som krever en stor kostnad. En slik kostnad er unødvendig ifølge den foreliggende oppfinnelsen, og derfor blir kostnaden av utstyret lav.

I den foreliggende oppfinnelsen er, for opprettholdelse av en plante adskilt fra jordsmonn som er anvendt i en jorddyrking eller en dryppgjødsling, et vannugjennomtrengelig materiale alene eller et vannugjennomtrengelig materiale som har et vannabsorberende materiale plassert derpå, anbrakt på jordsmonnet, hvorpå en ikke-porøs hydrofilfilm er anbrakt, for derved å danne plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen på jordsmonnet. Ved dyrking av en plante på den ikke-porøse hydrofile filmen i det ovennevnte plantedyrkingssystemet, er det mulig å forhindre at det oppstår problemer som medfølger den konvensjonelle jorddyrkingen og dryppgjødslingen, nemlig planteforurensning med mikroorganismer (slik som nematoder), bakterier, virus og lignende i jorda, som er årsaken til jordsykdom som medfølger sekvensiell beplantning; planteforurensing med resterende landbrukskjemikalier i jord; planteveksthemming forårsaket av salter akkumulert på overflaten av jorda; og grunnvannsforurensing fremkommet ved utlekking av gjødsel.

Den foreliggende oppfinnelsen er i stand til å løse de ovennevnte problemene som er forårsaket av den direkte kontakten mellom planterøtter og jordsmonn. Videre, siden plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen bare krever en svært liten mengde av vann og gjødsel, er det mulig med drastisk reduksjon av kostnaden for vekst av en plante.

I tillegg kan kvaliteten av den dyrkede planten lett bli forbedret ved vekst av planten under vannundertrykkende betingelser som anvender plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Ved anvendelsen av plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen blir det også mulig å redusere nitratnitrogenet inneholdt i en plante som for tiden er ansett å være problematisk.

TEKNIKKENS STAND

Konvensjonelt har en rekke planter blitt dyrket utendørs ved feltdyrking eller innendørs ved drivhusdyrking, ved benyttelse av naturlige betingelser (slik som sollys, jord og regn). I både feltdyrkingen og drivhusdyrkingen går jorda fra overflaten på bakken til den dype delen av jorda. I tilfellet av utbredelsen av skadelige mikroorganismer (slik som nematoder) og bakterier i jorda som er hovedårsaken til jordsykdom som medfølger sekvensiell beplantning, blir det derfor nødvendig å enten sterilisere jorda eller å utføre såkalt jordbytting hvor jorda skiftes med en stor mengde av ikke-forurenset jord overført fra et annet sted. En representativ fremgangsmåte for sterilisering av jord er desinfeksjon, men totalt forbud for anvendelse av metylbromid for desinfisering har gjort jordsteriliseringen vanskelig. Videre er jordskifte i stor skala i all vesentlighet umulig ut fra økonomiske og fysiske synspunkter.

Videre har organofosforlandbrukskjemikalier, som hadde blitt anvendt i en stor mengde i den senere tid, forurenset jordsmonn, og forurensning av landbruksavlinger med slike landbrukskjemikalier har blitt et stort problem. Organofosforlandbrukskjemikalier er vanskelig å bryte ned og detoksifisere. Derfor er stor-skala jordskifte også nødvendig for å løse dette problemet. I en konvensjonell gjødselsmetode påføres en stor mengde av en gjødsel på bakken som en primær gjødsling, og deretter under dyrkingen av en plante tilsettes en gjødsel i en mengde som er lik 1- til 2- ukers dosering på en gang som en ytterligere gjødsling. En slik konvensjonell gjødselsmetode er upraktisk med hensyn på realiteten at bare en liten mengde av en gjødsel absorberes av en ung plante, og absorpsjonsmengden øker med veksten av planten. Derfor er den konvensjonelle gjødselsmetoden ikke bare ineffektiv men fører også til saltakkumulering i jorda.

Fuktighet i jorda (spesielt jord i et drivhus) vandrer oppover fra den nedre delen til den øvre delen av jorda. Under irrigasjon blir gjødselkomponenter forbigående ført ned med vann ved tyngdekraft, men etter avslutningen av irrigasjon, vandrer vann igjen mot overflaten av jorda, og salter føres mot overflaten av jorda av det migrerende vannet. På overflaten av jorda mistes bare vann ved fordampning. Gjentakelse av en slik prosess fører til akkumulering av salter på overflaten av jorda. Generelt er det slik at jo større overskuddsmengden av saltene som er til stede i dyrkingsmiljøet er, jo høyere er nivået av saltakkumulering, og de akkumulerte saltene forårsaker veksthemming av en plante. Betingelser for en slik jord er svært lik de til ørkensand hvor nedbør er svært sjelden. Den eneste måten å forbedre slike betingelser på er enten å vaske bort de akkumulerte saltene ved anvendelse av en stor mengde vann eller å utføre et storskala jordskifte, hvor begge krever store kostnader.

Den ovennevnte ineffektive gjødslingen fører også til forurensning av grunnvannet. Når gjødsel anvendes i en passende mengde, spaltes gjødsel, spesielt nitrogengjødsel, av mikroorganismer i jorda, hvor gjødsel oksideres på den følgende måten:

organonitrogenforbindelse → NH4<+>→ NO2<->→ NO3-.

Når imidlertid kunstgjødsel anvendes i en overskuddsmengde eller når aktiviteten av nitrifiserende bakterier i jorda er lav, forløper ikke den ovennevnte oksidasjonsprosessen slik at NH4<+>og NO2<->i betydelig grad blir akkumulert i jorda. NH4<+>-ioner absorberes til overflaten av negativt ladede jordkolloider, mens NO2--ioner ikke absorberes til jorda, men lekker i stedet ut av jorda og forårsaker forurensning av grunnvannet.

Irrigasjon innebærer også følgende problemer. Irrigasjon av en plante utføres én gang over flere dager ved anvendelse av en stor mengde vann, og jorda har en tendens til å bli for fuktig umiddelbart etter irrigasjonen, men blir tørr like før den neste irrigasjonen. Således er vanntrykket påført planten vanskelig å kontrollere, og derfor er en plante av høy kvalitet, slik som en plante som har høyt sukkerinnhold, vanskelig å produsere.

På den annen side er det kjent en dyrkingsmetode kalt ”dryppgjødsling” som utnytter fordelene ved jorddyrking. I denne fremgangsmåten gis bare gjødselkomponenter som er nødvendig for planten, til planten i en passende mengde bare når det er nødvendig. Dryppgjødslingen er en irrigasjons- og gjødslingsteknikk som omfatter anordning av et drypprør på jorda og fremføring av en næringsvæske fra et væskefremførende anlegg under utførelse av en sanntidsmåling av innholdene av en gjødsel og fuktighet i jorda, hvor næringsvæsken inneholder passende mengder av ikke bare nitrogen, fosforsyre og kalium, men også mikronæringskomponenter (slik som kalsium) som er nødvendig for planten. Grunntrekkene for dryppgjødsling er som følger.

1) Ingen primær kunstgjødsel anvendes (imidlertid kan organiske materialer og jordforbedringsmidler bli anvendt for å opprettholde og forbedre fysikalsk-kjemiske egenskaper og mikroorganismeinnholdet i jorda). 2) Irrigasjon og gjødsling utføres hver dag. 3) Passende irrigasjon og gjødsling utføres basert på resultatene av målinger av næringsinnholdet og fuktighetsinnholdet. 4) Det gjøres bruk av en gjødsel som har en sammensetning som passer næringsabsorpsjonsforholdet til planten og som ikke inneholder unødvendige komponenter. 5) Det gjøres bruk av en flytende gjødselblander som kan nøyaktig måle og blande flytende gjødselkomponenter og som lett kan endre blandeforholdet mellom de flytende gjødselkomponentene. 6) En strømningsmåler er tilveiebrakt for å registrere mengden av irrigasjon og gjødsling. 7) Det gjøres bruk av et irrigasjonsrør (slik som det såkalte ”drypperøret”) som på ensartet måte kan irrigere hele feltet.

Som forklart ovenfor, i motsetning til jorddyrkingen, reduserer dryppgjødslingen mengden av gjødselen og vannet, og forbedrer derfor veksthindringene forårsaket av salter akkumulert på jordoverflaten. Videre er dryppgjødslingen fordelaktig for å redusere grunnvannsforurensningen forårsaket av overdreven gjødsling. Imidlertid er dryppgjødslingen ikke nyttig for å forhindre jordsykdom som medfølger sekvensiell beplantning som er forårsaket av den direkte kontakten mellom planterøttene og jorda, og den landbrukskjemiske forurensningen forårsaket av resterende landbrukskjemikalier i jorda.

Det eksisterer en artikkel “Youeki Dokou Saibai no Riron to Jissai (Theory and Practice of Drip Fertigation)”, sider 2-18; redigert av Hiroshi Aoki, Kenji Umezu og Shinichi Ono; publisert av Seibundo Shinkosha i juni 2001, som angår dryppgjødsling.

For å løse de ovennevnte problemene som medfølger den generelle jorddyrkingen og dryppgjødslingen, har det blitt utviklet et dyrkingssystem kalt ”næringsvæskedyrking” eller ”hydroponikk (vannkultur)”. I næringsvæskedyrkingen er bakke og en plante adskilt av en hydroponisk tank (seng) for lagring av en næringsvæske deri, og derfor er dette systemet hovedsakelig uten de problemene som medfølger jorddyrkingen og dryppgjødslingen, nemlig forurensningen av jorda med næringsvæsken og infeksjonen av planten pga. den forurensede jorda.

Imidlertid er næringsvæskedyrkingen ufordelaktig ikke bare ved at den krever en hydroponisk tank (seng) og sengestøtter som i for seg er dyre, men også at den hydroponiske tanken må installeres horisontalt uten helling, noe som krever en stor kostnad.

Videre, siden planterøtter er direkte nedsenket i en næringsvæske, fører forurensning av næringsvæsken med bakterier, viruser og lignende lett til forurensning av planten. Derfor krever dette dyrkingssystemet anvendelsen av et dyrt anlegg for sirkulering, sterilisering og filtrering av næringsvæsken. Videre fører konstant nedsenkning av planterøtter i næringsvæsken til mangel på vanntrykk, som forårsaker senkningen av næringsverdien og duften av den dyrkede planten. Det betyr at for dette systemet er det vanskelig å produsere en plante av høy kvalitet, noe som er et stort problem.

Videre, som representerer et problem felles for landbruksproduksjonene ved næringsvæskedyrkingen som benytter en stor mengde av næringsvæske for dyrking av en plante innen et kort tidsrom, jorddyrkingen ledsaget av store mengder gjødsel og irrigasjon, og dryppgjødslingen, kan det nevnes et helseproblem forårsaket av nitratnitrogen akkumulert til en høy konsentrasjon i planter, spesielt bladgrønnsaker, slik som spinat og salatblad.

Salatblad, spinat og lignende kan inneholde høye konsentrasjoner av nitrater i bladstilker som er spiselige deler derav. Et nitrat omdannes til et nitritt ved reaksjon med spytt, hvor nitritt igjen omdannes til et kreftfremkallende nitrosamin under fordøyelsesprosessen. Derfor er nitratinnholdet i grønnsaker ansett å være én av de viktige kriteriene for kvaliteten på grønnsaker, og grønnsaker som har et lavt nitratinnhold er etterspurte. Et system for plantedyrking er kjent fra EP-A-1695615.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er et skjematisk tverrsnitt av et eksempel på en grunnutførelse av plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Fig. 2 er et skjematisk tverrsnitt av et eksempel på en annen utførelse av plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Fig. 3 er et skjematisk tverrsnitt av et eksempel på en ytterligere utførelse av plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen.

Beskrivelse av henvisningstall

1: Ikke-porøs hydrofil film; 2: Vannugjennomtrengelig materiale; 3: Irrigasjonsanordning (på siden av det vannugjennomtrengelige materialet); 4: Plantedyrkingsstøtte (jord); 5: Fordampningsreduserende materiale; 6: Irrigasjonsanordning (på siden av plantedyrkingsstøtten); 7: Dusjsprøytende ventil; 8: Vannabsorberende materiale; 9: Ramme for plantedyrkingsstøtten.

BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Problemer som skal bli løst ved oppfinnelsen

Formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe et plantedyrkingssystem som er fri for de ovennevnte problemene som medfølger næringsvæskedyrkingen, til jorddyrkingen og dryppgjødslingen.

Måter for å løse problemene

I denne situasjonen har de foreliggende oppfinnerne gjort omfattende og intensive studier med den hensikt å løse de ovennevnte problemene. Som et resultat av dette har det uventet blitt funnet at de ovennevnte problemene kan bli løst ved et billig dyrkingssystem som omfatter et vannugjennomtrengelig materiale, en ikkeporøs hydrofilfilm, et vannabsorberende materiale anbrakt mellom det vannugjennomtrengelige materialet og den ikke-porøse hydrofile filmen, et middel for å fremføre vann eller en næringsvæske til det vannabsorberende materialet, og et middel for fremføring av vann og en næringsvæske til den øvre siden av den ikke-porøse hydrofile filmen, hvor systemet ikke anvender en hydroponisk tank anvendt i en næringsvæskedyrking og kan således unnvære et kostbart konstruksjonsarbeide for installering av den hydroponiske tanken.

I én utførelse av den foreliggende oppfinnelsen er det vannugjennomtrengelige materialet av plantedyrkingssystemet anbrakt på jordsmonnet for å opprettholde en plante adskilt fra jorda, og et irrigasjonsmiddel er tilveiebrakt for å fremføre vann eller en næringsvæske til den ikke-porøse hydrofile filmen gjennom et vannabsorberende materiale anbrakt på det vannugjennomtrengelige materialet. Systemet ifølge denne utførelsen kan fri planterøttene fra de problemer som medfølger den konvensjonelle jorddyrkingen og den konvensjonelle jorddyrkingen og den konvensjonelle dryppgjødslingen, nemlig jordsykdom som medfølger den sekvensielle beplantningen som er forårsaket av patogene bakterier og nematoder i jorda.

Plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen er også fordelaktig, ved at det, siden røttene til plantene som blir dyrket ved systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen, er opprettholdt til å være adskilt fra jordsmonnet av det ovennevnte vannugjennomtrengelige materialet og den ikke-porøse hydrofile filmen, blir det lett å forhindre forurensningen av plantene med resterende landbrukskjemikalier og lignende som er tilstede i jordsmonnet.

Plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen har en annen fordel ved at lekkasjen av gjødsel og vann inn i jordsmonnet kan bli forhindret av det ovennevnte vannugjennomtrengelige materialet, som derfor forhindrer akkumulering av salter i jorda og utlekkingen av gjødsel fra systemet.

Plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen har videre en annen fordel ved at, ved å plassere en liten mengde av fremmed jord på den ikke-porøse hydrofile filmen og effektiv fremføring av små mengder av en gjødsel og vann til den fremmede jorda, blir det økonomisk mulig å produsere en plante av høy kvalitet ved påføring av vanntrykk til planten.

Plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen har videre en annen fordel ved at plantedyrkingssystemet er i stand til å redusere nitratnitrogeninnholdet i de dyrkede planteelementene.

Som et resultat av de omfattende og intensive studiene har de foreliggende oppfinnerne funnet et nytt fenomen at planterøtter hovedsakelig kan være integrert med en ikke- porøs hydrofil film (f.eks. en polymerfilm). Som et resultat av ytterligere studier av et slikt fenomen har de foreliggende oppfinnerne også funnet at planterøttene som er hovedsakelig integrert med den ikke-porøse hydrofile filmen, er i stand til å absorbere, gjennom filmen, gjødselkomponenter og vann fra en næringsvæske som er i kontakt med filmen, hvor gjødselkomponentene og vannet absorberes i respektive mengder som er nødvendig for plantevekst. De foreliggende oppfinnerne har også funnet at, for absorbering av vann og gjødselkomponentene gjennom filmen, oppstår det på en plante som har sine røtter integrert med filmen, en stor mengde rothår, og rothårene muliggjør en effektiv absorpsjon av vann, gjødselkomponenter, luft og lignende fra røttenes omgivelser.

I tillegg har de foreliggende oppfinnerne funnet at fremføring av vann eller en næringsvæske til den ikke-porøse hydrofile filmen ved fravær av en hydroponisk tank (anvendes for tilpassing av vann eller en næringsvæske og dyrking av en plante deri) er fordelaktig for å oppnå formålene ved den foreliggende oppfinnelsen. Den foreliggende oppfinnelsen har blitt gjennomført ved å basere seg på disse nye funnene.

Plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen er basert på de ovennevnte funnene. Spesielt er en karakteristikk ved systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen at et planteelement som skal bli dyrket, plasseres på en ikke-porøs hydrofilfilm som er i stand til hovedsakelig å integrere med planterøtter, hvor den ikke-porøse hydrofile filmen er anbrakt på et vannugjennomtrengelig materiale direkte eller gjennom et vannabsorberende materiale anbrakt på det vannugjennomtrengelige materialet.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer også et plantedyrkingssystem, hvor vann eller en næringsvæske fremføres ved hjelp av et irrigasjonsmiddel til det vannabsorberende materialet som er anbrakt mellom det vannugjennomtrengelige materialet og den ikke-porøse hydrofile filmen.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer også et plantedyrkingssystem, hvor en plantedyrkingsstøtte og et planteelement er anbrakt på eller over den ikke-porøse hydrofile filmen.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer også et plantedyrkingssystem, hvor et planteelement og en strøfilm eller strømateriale ugjennomtrengelig for vanndamp er anbrakt på den ikke-porøse hydrofile filmen.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer også et plantedyrkingssystem, hvor etter den vesentlige integreringen av planterøttene med den ikke-porøse hydrofile filmen, vann og/eller en næringsvæske i tilstrekkelig grad fremføres til den øvre siden av den ikke-porøse hydrofile filmen.

Oppfinnelsens effekter

Plantedyrkingssystemet som har den ovennevnte konstruksjonen behøver ikke en hydroponisk tank anvendt i den konvensjonelle dryppgjødslingen for lagring av en næringsvæske og kan følgelig unnvære et kostbart konstruksjonsarbeid for installering av den hydroponiske tanken. Således tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen et økonomisk plantedyrkingssystem.

Ifølge den foreliggende oppfinnelsen holder den ikke-porøse hydrofile filmen (og det vannugjennomtrengelige materialet) planterøttene adskilt fra jordsmonnet for å forhindre den direkte kontakten mellom røttene og jorda. Selv når jorda er forurenset med patogene mikroorganismer og patogene bakterier, kan ikke mikroorganismene og bakteriene passere gjennom den ikke-porøse hydrofile filmen (og det vannugjennomtrengelige materialet). Derfor forhindrer den ikke-porøse hydrofile filmen (og det vannugjennomtrengelige materialet) kontakten mellom røttene og mikroorganismene og bakteriene, slik at jordsykdom som medfølger de sekvensielle beplantningssykdommene, kan bli unngått.

Videre, selv når jordsmonnet er forurenset av resterende landbrukskjemikalier og lignende, er systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen i stand til å redusere forurensningen av en dyrket plante ved å holde planterøttene adskilt fra jorda ved hjelp av den ikke-porøse hydrofile filmen (og det vannugjennomtrengelige materialet).

I den foreliggende oppfinnelsen, når det vannugjennomtrengelige materialet er anbrakt på jordsmonnet, forhindrer det vannugjennomtrengelige materialet næringsvæsken og lignende (fremført til det vannabsorberende materialet anbrakt mellom den ikke-porøse hydrofile filmen og det vannugjennomtrengelige materialet) å vandre inn i jordsmonnet. Derfor forhindrer ikke bare systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen saltakkumuleringen og grunnvannsforurensningen, men senker også dyrkingskostnadene ved å muliggjøre en effektiv bruk av verdifullt vann og å redusere mengden av anvendt gjødsel.

Videre, selv når salter er akkumulert på overflaten av bakken, forhindrer nærværet av det vannugjennomtrengelige materialet røttene fra å være i en direkte kontakt med saltene, og derfor har de akkumulerte saltene ingen stor innvirkning på planteveksten.

I plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen kan vanntrykket påført planten som blir dyrket svært lett bli kontrollert av den ikke-porøse hydrofile filmen, som derved muliggjør produksjonen av en plante av høy kvalitet.

Videre kan i den foreliggende oppfinnelsen nitrogennitratinnholdet av den dyrkede planten lett bli redusert i stor grad ved en av de følgende metodene:

en fremgangsmåte som omfatter fremføring av hovedsakelig vann alene til den nedre overflaten av den ikke-porøse hydrofile filmen og fremføring av en liten mengde av en næringsvæske til den øvre siden av den ikke-porøse hydrofile filmen under nøyaktig kontrollering av doseringene og tidspunktene for fremføringen, og, i et senere dyrkingstrinn, å endre næringsvæsken fremført fra den øvre siden til vann alene; og

en fremgangsmåte som omfatter fremføring av en næringsvæske til den nedre overflaten av den ikke-porøse hydrofile filmen, og fremføring av vann alene til den øvre siden av den ikke-porøse hydrofile filmen.

I systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen, ut fra det synspunkt for lett å kontrollere fremføringen av vann eller en næringsvæske til enten den nedre overflaten eller den øvre siden av den ikke-porøse hydrofile filmen, er det foretrukket å anvende det såkalte ”drypprøret” for fremføringen.

BESTE MÅTE FOR Å UTFØRE OPPFINNELSEN

I det etterfølgende vil den foreliggende oppfinnelsen bli forklart i detalj ved henvisning til de medfølgende tegningene. I forklaringene under representerer hver av utrykkene ”del” og ”%” et forhold basert på vekt, med mindre noe annet er angitt.

Plantedyrkingssystem

Plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen er anvendt for dyrking av en plante på en ikke-porøs hydrofilfilm, og omfatter en ikke-porøs hydrofil film og en anordning for fremføring av vann eller en næringsvæske til den ikke-porøse hydrofile filmen i fraværet av en hydroponisk tank for tilpasning av vann eller en næringsvæske og dyrking av en plante deri.

Fig. 1 er et skjematisk tverrsnitt av et eksempel på en grunnleggende utforming av plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Som det fremgår av fig. 1, er det i denne utførelsen anbrakt en ikke-porøs hydrofilfilm 1 for plassering av et planteelement på et vannugjennomtrengelig materiale 2.

Annen utforming 1

Fig. 2 er et skjematisk tverrsnitt av et eksempel av en annen utforming av plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Som det fremgår av fig. 2, er i denne utformingen irrigasjonsanordning 3 (f.eks. et drypprør) og vannabsorberende materiale 8 (slik som en ikke-vevet tekstil) anbrakt på det vannugjennomtrengelige materialet 2, hvorpå den ikke-porøse hydrofile filmen 1 er anbrakt. Anvendelsen av en slik irrigasjonsanordning 3 er fordelaktig for effektiv fremføring av en næringsvæske til den ikke-porøse hydrofile filmen 1.

Ytterligere komponenter

I utførelsen vist i fig. 2 kan om ønskelig plantedyrkingsstøtte 4 (slik som jord) og/eller fordampningsundertrykkingsmateriale 5 (f.eks. strømaterialet nevnt under) som er enten ugjennomtrengelig eller halvugjennomtrengelig for vanndamp, være anbrakt på eller over den ikke-porøse hydrofile filmen 1. Anvendelsen av et slikt fordampningsundertrykkingsmateriale 5 muliggjør vanndamp å fordampe fra den ikke-porøse hydrofile filmen 1 til atmosfæren for å bli kondensert på overflaten av fordampningsundertrykkingsmaterialet 5 eller på innsiden av plantedyrkingsstøtten 4, som derved tillater planten å benytte vannet kondensert fra vanndampen. Videre muliggjør plassering av det vannabsorberende materialet 8 (slik som en ikke-vevet tekstil) under den ikke-porøse hydrofile filmen 1 en ensartet fremføring av næringsvæsken til den ikke-porøse hydrofile filmen 1.

Videre kan om ønskelig irrigasjonsanordning 6 (f.eks. et drypprør) for intermitterende fremføring av vann eller en næringsvæske være anbrakt på eller over den ikke-porøse hydrofile filmen 1. Plasseringen av en slik intermitterende irrigasjonsanordning 6 er fordelaktig for supplering av vann eller gjødselkomponenter når det er mangel på vann eller gjødselkomponenter opptatt av planten gjennom den ikkeporøse hydrofile filmen.

I tillegg kan, om ønskelig, en dusjsprøyteanordning 7 (f.eks. en ventil) for intermitterende sprøyting av vann, en næringsvæske eller en fortynnet landbrukskjemisk løsing bli tilveiebrakt over dyrkingsområdet inneholdende den ikke-porøse hydrofile filmen 1. Anvendelsen av den dusjsprøytende anordningen 7 er fordelaktig ved at den muliggjør automatiseringen av en intermitterende sprøyting av: vann for kjøling, spesielt under somrene; en næringsvæske for kjøling av omgivelsen og for fremføring av gjødselkomponenter ved fremføring av gjødselkomponenter i formen av en bladsprøyte; og vann eller en næringsvæske inneholdende en landbrukskjemikalium for insektmiddelsprøyting fra fly. Konstruksjonen av systemet vist i fig. 2 er stort sett det samme som den vist i fig. 1, unntatt de ytterligere trekkene som er forklart ovenfor.

Annen utforming 2

Fig. 3 er et skjematisk tverrsnitt av et eksempel av en annen utforming av plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Som det fremkommer av fig. 3, er i denne utformingen et vannugjennomtrengelig materiale 2 plassert på f.eks. jordsmonn for å danne en kant som har en forhåndsbestemt høyde på jordsmonnet. På en slik kant (dannet av det vannugjennomtrengelige materialet 2) er det plassert en ikke-porøs hydrofil film 1, hvor periferiske deler av den ikke-porøse hydrofile filmen 1 er foldet nedover til å henge ned langs sidene av kanten dannet av det vannugjennomtrengelige materialet 2. For å forhindre plantedyrkingsstøtten 4 (f.eks. jord) anbrakt på filmen 1 å falle ned fra kanten dannet av det vannugjennomtrengelige materialet 2, er en støttevegg 9 montert for å holde plantedyrkingsstøtten, nemlig en støttevegg laget av et plastmateriale, tre eller lignende, anbrakt på filmen 1 slik at en åpning for strømmende vann er dannet mellom den ikkeporøse hydrofile filmen 1 og støtteveggen 9. Ved anvendelsen av en slik støttevegg, selv når systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen er anvendt utendørs uten en regnskjerm (slik som en flerkanal), kan overskuddsvann bli fjernet fra den øvre siden av den ikke-porøse hydrofile filmen 1 under regnværet, som derved muliggjør dyrking under betingelser som er lik de på innsiden av et anlegg, slik som et drivhus. Konstruksjonen av systemet vist i fig. 3 er stort sett den samme som den vist i fig. 2, unntatt trekkene som er forklart ovenfor.

Strømateriale

I den foreliggende oppfinnelsen kan såkalt ”strø” fortrinnsvis bli anvendt. ”Strø” betyr et materiale, slik som en film, som er påført rundt roten, stilken og lignende til en plante for å gi beskyttelse mot varme, kulde, tørke, osv. Anvendelse av et slikt strø er fordelaktig for å øke den effektive anvendelsen av vann.

I systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen vandrer vann eller en næringsvæske inn i den ikke-porøse hydrofile filmen 1 enten fra den øvre siden av det vannugjennomtrengelige materialet 2 eller fra det vannabsorberende materialet 8 anbrakt på det vannugjennomtrengelige materialet 2, og deretter blir vannet eller næringsvæsken absorbert av planterøttene som er integrert med filmen 1. Imidlertid er det sannsynlig at en del av vannet eller næringsvæsken vil tapes ved fordampning i formen av vanndamp fra overflaten av den ikke-porøse hydrofile filmen 1. For å undertrykke så mye som mulig av vanndampen som forårsakes ved fordampningen av vann til atmosfæren, kan overflaten av filmen 1 (eller jorda tilveiebrakt derpå som en plantedyrkingsstøtte) være dekket av strømaterialet 5. Dekket med strømaterialet 5 gjør det mulig for vanndamp å bli kondensert på overflaten av strømaterialet 5 eller i plantedyrkingsstøtten slik at planten kan benytte vannet kondensert fra vanndampen.

Irrigasjonsanordning

Irrigasjonsanordning 3 og 6 (f.eks. drypprør) er i stand til intermitterende fremføring av vann eller en næringsvæske i små doser til en plantedyrkingsstøtte (slik som en dyrkingsjord og jordsmonn), som således gjør det mulig å benyttes jordas buffringsvirkninger ved dyrking av en plante. Det såkalte ”drypprøret” som er et eksempel på irrigasjonsanordning anvendelig i den foreliggende oppfinnelsen, ble utviklet i Israel hvor vann er sparsomt, og kan bli anvendt for fremføring av bare minimale mengder av vann og gjødsel nødvendig for plantevekst ved dryppirrigasjon.

Dusjsprøytende anordning

I løpet av drivhusdyrking kan avskjerming og ventilasjon være utilstrekkelig som mottiltak for høy temperatur under somrene, mens anvendelsen av et klimaanlegg kan øke energikostnadene for dyrking av en plante. For å løse disse problemene kan dusjsprøytende anordning 7 bli tilveiebrakt for å påføre dusjtåken til planten.

Dusjtåken er en dusj av forstøvet vann som består av svært små partikler, som er nyttige for å kjøle lufta ved å fjerne fordampningsvarmen fra lufta. Den dusjsprøytende anordningen kan bli anvendt som bare et kjølemiddel, men også som en anordning for bladfremføring og/eller insektmiddelsprøyting fra fly. Sprøyting av vann inneholdende gjødsel og/eller landbrukskjemikalier ved hjelp av den dusjsprøytende anordningen kan medføre arbeidsbesparelse.

Plantedyrkingssystem

I den foreliggende oppfinnelsen kan plantedyrkingssystemet ha forskjellige strukturer, komponenter og deler så lenge systemet har den ovennevnte konstruksjonen. I det etterfølgende er forklaringer gjort for de foretrukne utformingene i plantedyrkingssystemet som er fordelaktig for å oppnå de karakteristiske effektene av den foreliggende oppfinnelsen, slik som kutting av kostnader for en kostbar dyrkingstank og støtter derav, og konstruksjonsarbeidet for planering av tanken; forhindring av jordsykdom som medfølger sekvensiell beplantning, landbrukskjemiske forurensning, grunnvannsforurensning og saltakkumulering på overflaten av bakken; produksjon av en plante av høy kvalitet; og senkning plantens nitratnitrogeninnhold.

Foretrukket plantedyrkingssystem 1

Forklaring er gjort under henvisning til det skjematiske tverrsnittet vist i fig. 2. I denne utformingen er vann eller en næringsvæske fremført fra irrigasjonsanordning 3 (f.eks. et drypprør) til den øvre siden av det vannugjennomtrengelige materialet 2 eller til det vannabsorberende materiale 8 anbrakt på det vannugjennomtrengelige materialet 2, hvoretter vannet eller næringsvæsken vandrer inn i den ikkeporøse hydrofile filmen 1 anbrakt på enten det vannugjennomtrengelige materialet 2 eller det vannabsorberende materialet 8. Planterøtter vokser ved å absorbere vannet eller næringsvæsken som har vandret inn i filmen 1.

Om ønskelig kan irrigasjonsanordning 6 (f.eks. et drypprør) for intermitterende fremføring av vann eller en næringsvæske være anbrakt på eller over den ikkeporøse hydrofile filmen 1. Anvendelsen av irrigasjonsanordning 6 muliggjør fremføringen av en kontrollert mengde av vann eller en næringsvæske til plantedyrkingsstøtten 4 (slik som jord) og er fordelaktig for supplering av vann eller en gjødselkomponent når det er mangel på vann eller gjødselkomponent opptatt av planten gjennom filmen 1.

Videre kan fordampningsundertrykkingsmaterialet 5 (f.eks. et strømateriale) som er enten ugjennomtrengelig eller halvugjennomtrengelig for vanndamp være anbrakt i plantedyrkingssystemet. Anvendelsen av slikt fordampningsundertrykkingsmaterialet 5 muliggjør et vanndamp som fordamper fra den ikke-porøse hydrofile filmen 1 til atmosfæren, blir kondensert enten på overflaten av det fordampningsundertrykkende materiale 5 eller på innsiden av plantedyrkingsstøtten 4 (f.eks. jord), som derved tillater planten å benytte vannet kondensert fra vanndampen.

I tillegg kan om ønskelig dusjsprøytende anordning 7 (f.eks. en ventil) være tilveiebrakt over den ikke-porøse hydrofile filmen 1 for intermitterende sprøyting av vann, en næringsvæske eller en fortynnet landbrukskjemikalieoppløsning. Ved anvendelsen av en slik dusjsprøytende anordning 7 blir det mulig å automatisere en intermitterende sprøyting av: vann for kjøling, spesielt under somrene; en næringsvæske for kjøling av omgivelsen og for fremføring av gjødselkomponenter i formen av en bladsprøyte; og vann eller en næringsvæske inneholdende et landbrukskjemikalium for insektmiddelsprøyting fra fly.

Foretrukket plantedyrkingssystem 2

I den foreliggende oppfinnelsen er det for reduksjon av mengden av en spesifikk ugunstig komponent (slik som nitratnitrogen) inneholdt i en plante, hovedsakelig fortrukket å fremføre bare vann til den øvre siden av den ikke-porøse hydrofile filmen 1 (for å forhindre akkumuleringen av næringskomponenter). For å fremme ”integrasjonen” av røttene med filmen 1 som er definert under, er det imidlertid foretrukket å fremføre en næringsvæske til den nedre overflaten av filmen 1.

Når en overskuddsmengde av vann fremføres til den øvre siden av filmen 1 før fullendelsen av ”integrasjonen” av røttene og filmen 1, absorberer planten vann fra den øvre siden av filmen som er lettere å absorbere, som derved reduserer nødvendigheten av å absorbere vann fra den nedre overflaten av filmen. Som et resultat begynner integrasjonen av røttene med filmen å bli vanskelig. Derfor er det inntil røttene har blitt integrert med filmen 1, er det foretrukket å la være å fremføre en overskuddsmengde av vann til den øvre siden av filmen.

På den annen side, etter integrasjonen av røttene med filmen, kan vannet/næringsvæsken bli fremført til den øvre siden av filmen når det passer seg.

Fordeler med den foreliggende oppfinnelsen

Ved anvendelsen av plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen som har den ovennevnte konstruksjonen, selv ved fraværet av en kostbar hydroponisk tank og støtte derav som er nødvendig for den konvensjonelle næringsvæskedyrkingen og som krever et besværlig konstruksjonsarbeid for planering av tanken, blir det vanskelig å forhindre jordsykdom som følger ved sekvensiell beplantning forårsaket av bakterier og nematoder i jorda og planteforurensning ved resterende landbrukskjemikalier i jorda.

Videre, selv om salter er akkumulert på overflaten av jorda, vil saltene ikke påvirke veksten av planten fordi jorda ikke kommer i direkte kontakt med røttene. I tillegg er i systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen jordsmonn dekket med det vannugjennomtrengelige materialet 2 som forhindrer vann og en næringsvæske fremført til den øvre siden av filmen fra å lekke ut i jorda. Derfor blir det vanskelig å forhindre forurensningen av jord og grunnvann med gjødslene. Videre, siden vanntilførsel til planten lett kan kontrolleres av den ikke-porøse hydrofile filmen, blir det vanskelig å forbedre kvaliteten av planten ved anrikning av næringsverdien (f.eks. sukkerinnholdet) derav.

I den konvensjonelle jorddyrkingen og dryppgjødslingen spres gjødselkomponenter fremført til jordsmonn ut over bakken. Selv når en næringsvæske fremført til planten er endret til vann ved et senere trinn i dyrkingsperioden, er det derfor vanskelig å redusere jordas gjødselkonsentrasjon og redusere mengden av nitratnitrogen som forblir i planteelementet. Fra et praktisk synspunkt er det videre vanskelig å endre næringsvæsken i tanken til vann under dyrkingen av en plante.

På den annen side har plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen de følgende fordelene: bare en liten mengde av fremmed jord må bli anvendt på den ikke-porøse hydrofile filmen 1; bare en liten mengde av en næringsvæske eller vann må bli fremført til den øvre siden av filmen; næringsvæsken kan bli endret til vann under dyrkingen av en plante; og mengden av nitratnitrogen som forblir i planten kan svært lett bli redusert.

Trekk av hver del av systemet

I det etterfølgende er det forklaringer om trekkene av deler av plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Med hensyn til slike trekk (eller funk sjoner) kan, om nødvendig, henvisning gjøres til ”Detailed description of the invention” og ”Examples” i WO 2004/064499 som er en patentsøknad til de foreliggende oppfinnerne.

Film 1

Film 1 anvendt i plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen er karakterisert ved at ”den kan i all vesentlighet integreres med planterøttene”. I den foreliggende oppfinnelsen kan en film som kan ”integreres i all vesentlighet med planterøttene” bli bestemt ved f.eks. ”integrasjonstesten” som angitt under. Ifølge de foreliggende oppfinnernes funn er det foretrukket at filmen som er i stand til ”stort sett integrering med planterøttene” har en spesifikk balanse mellom vannpermeabilitet og ionepermeabilitet (vannpermeabilitet/ionepermebilitetbalanse) som er forklart under. Det er antatt at når filmen har slik spesifikk vannpermeabilitets/ionepermeabilitetsbalanse, kan en utmerket balanse mellom vannpermeabilitet og næringspermeabilitet som er mest egnet for veksten av en dyrket plante (spesielt veksten av røttene) lett kunne oppnås, og en slik utmerket balanse gjør det mulig med den i all vesenlige integrasjonen av røttene med filmen.

I anvendelse av systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen absorberer en plante en gjødsel i formen av ioner gjennom filmen 1, og mengden av gjødselkomponenter fremført til planten vil mest sannsynlig bli påvirket av filmens salt(ion)permeabilitet. Det er foretrukket å anvende en film som har en ionepermeabilitet på 4,5 dS/m eller mindre uttrykt ved en elektrisk ledningsevne(EC)forskjell i et vann/ saltløsningssystem. EC-forskjellen blir bestemt ved å kontakte vann med en saltløsning gjennom filmen (hvor vannet og saltløsingen er plassert i respektive rom som er delt av filmen), og måling av EC av hver av vannet og saltløsningen fire dager etter kontaktstarten, og beregning av forskjellen i EC gjennom vannet og saltløsningen. Anvendelsen av en slik film gjør det mulig med en passende fremføring av vann eller en gjødselløsning til røttene, som derved lett fremmer integrasjonen av røttene med filmen.

Film 1 som har en vannugjennomtrengelighet på 10 cm eller mer, uttrykt ved vanntrykkmotstand, er fortrinnsvis anvendt i den foreliggende oppfinnelsen. Dette er fordi anvendelsen av en slik film fremmer integrasjonen av røttene med filmen. Videre er anvendelsen av en slik film fordelaktig for lett å tilveiebringe tilstrekkelig oksygentilførsel til røttene og for å forhindre forurensningen av patogene bakterier.

Vanntrykkmotstand

Vanntrykkmotstanden av en film kan bli målt ifølge JIS L1092 (metode B). Det er foretrukket at vanntrykkmotstanden av filmen 1 anvendt i den foreliggende oppfinnelsen er 10 cm eller mer, mer fordelaktig 20 cm eller mer, og enda mer fordelaktig 30 cm eller mer. Filmen 1 som har de ovennevnte karakteristikkene, må være ikke-porøs og hydrofil.

Vann/ionepermeabilitet

I den foreliggende oppfinnelsen er det foretrukket at den ovennevnte filmen 1 utviser en elektrisk ledningsevne(EC)forskjell på 4,5 dS/m eller mindre som bestemt mellom vann og en saltløsning, hvor EC-forskjellen er bestemt ved en metode som omfatter å kontakte vannet med saltløsningen (0,5 vekt%) gjennom filmen, og måling av EC av hver av vannet og saltløsningen ved dyrkingstemperaturen 4 dager etter kontaktstarten, og beregning av forskjellen i EC mellom vannet og saltløsningen. Mer foretrukket er EC-forskjellen 3,5 dS/m eller mindre, og mest foretrukket 2,0 dS/m eller mindre. Den elektriske ledningsevneforskjellen er fortrinnsvis bestemt på følgende måte.

Forsøksutstyr og lignende

Med mindre noe annet er angitt er forsøksutstyr, apparatur og materialer anvendt i forsøkene anført under (omfattende eksempler) de som er beskrevet i begynnelsen av avsnittet ”Eksempler” beskrevet under.

Fremgangsmåte for måling av elektrisk ledningsevne

Siden gjødsel vanligvis blir absorbert i formen av ioner, er det foretrukket å bestemme mengden av salter (eller ioner) oppløst i en løsning. Ionekonsentrasjonen er bestemt hva angår en elektrisk ledningsevne (EC). EC er også kalt ”spesifikk ledningsevne” og representerer en elektrisk ledningsevne mellom to elektroder, som hver har et tverrsnittsareal på 1 cm<2>, som er adskilt ved en avstand på 1 cm fra hverandre. Den anvendte enheten er siemens (S), og en løsnings EC-verdi er uttrykt ved S/cm. Siden EC til en gjødselløsning er liten, er imidlertid enhet ”mS/cm” (som er 1/1000 av S/cm) anvendt i den foreliggende fremstillingen (enhet anvendt i henhold til det internasjonale enhetssystem er dS/m, hvor d representerer ”desi-”). I en faktisk måling er en liten mengde av en prøve (f.eks. en løsning) plassert, som anvender en dråpeteller, på en måledel (sensordel) av en elektrisk ledningsevnemåler for måling av den elektriske ledning definert ovenfor, for derved å måle prøvens elektriske ledningsevne.

Salt/vannpermeabilitetstest av film 1

Ti (10) gram av et kommersielt tilgjengelig borsalt (f.eks. ”Hakata no Sio (Salt fra Hakata)” beskrevet under) blir oppløst i 2000 ml vann for å fremstille en 0,5 % saltløsning (EC: ca. 9 dS/m). Målingen blir utført ved anvendelse av et ”siktkurvbollesett”. Siktkurv-bollesettet omfatter en siktkurv og en bolle, hvor siktkurven er tilpasset i bollen. Film 1 som skal bli testet (størrelse: 200 til 260 mm x 200 til 260 mm), er plassert på siktkurven i siktkurv-bollesettet, og 150 g vann blir hellet oppå filmen på siktkurven. På den annen side blir 150 g av saltløsningen fremstilt ovenfor plassert i bollen i siktkurv-bollesettet. Siktkurven som inneholder filmen og vannet, er tilpasset i bollen inneholdende saltløsningen, og hele det resulterende systemet blir pakket inn med en resinfilm for innpakking av mat (en polyvinylidenkloridfilm, handelsvarenavn: Saran Wrap, produsert og solgt av Asahi Kasei Corporation) for å forhindre fordampningen av vann fra systemet. Det resulterende systemet lar man stå stille ved romtemperatur, og EC–verdiene av vannet og saltløsningen blir målt hver 24 time.

I den foreliggende oppfinnelsen er det for å lette absorpsjonen av næringsmiddel (organisk stoff) av planterøtter gjennom film 1 foretrukket at filmen 1 også utviser et spesifikt nivå av glukosepermeabilitet. Glukosepermeabiliteten kan hensiktsmessig bli evaluert ved den følgende vann/glukoseløsningspermeabilitetstesten. I den foreliggende oppfinnelsen er det foretrukket at den ovennevnte filmen utviser en Brix-konsentrasjons (%) forskjell på 4 eller mindre som bestemt mellom vann og en glukoseløsning på dyrkingstemperaturen, hvor Brix-konsentrasjons (%)-forskjellen er bestemt ved en metode som omfatter det å kontakte vann med glukoseløsningen gjennom filmen (hvor vannet og glukoseløsningen er plassert i respektive rom som er adskilt av filmen), måling av Brix-konsentrasjonen (%) av hver av vannet og glukoseløsningen tre dager (72 timer) etter kontaktstarten, beregning av forskjellen i Brix-konsentrasjon (%) mellom vannet og glukoseløsningen. Brix-konsentrasjons (%)-forskjellen er mer foretrukket 3 eller mindre, enda mer foretrukket 2 eller mindre, spesielt foretrukket 1,5 eller mindre.

Vann/glukoseløsningspermeabilitetstest av film 1

En 5% glukoseløsning fremstilles ved anvendelse av en kommersielt tilgjengelig glukose (dekstrose). Det anvendes et ”siktkurv-bollesett” som er det samme som anvendt i ovennevnte salt/vannpermeabilitetstesten. Film 1 som skal bli testet (størrelse: 200 til 260 mm x 200 til 260 mm), er plassert i siktkurven i siktkurvbollesettet, og 150 g vann helles oppå filmen. Ellers plasseres 150 g av glukoseløsningen fremstilt ovenfor i bollen i siktkurv-bollesettet. Siktkurven inneholder filmen, og vannet er tilpasset i bollen inneholdende glukoseløsningen, og alt av det resulterende systemet er innpakket med en resinfilm for innpakking av mat (en polyvinylidenkloridfilm, handelsnavn: Saran Wrap, produsert og solgt av Asahi Kasei Corporation) for å forhindre fordampningen av vann fra systemet. Det resulterende systemet lar man stå stille ved romtemperatur, og sukkerinnholdet (Brixkonsentrasjon (%)) av vannet og glukoseløsningen måles hver 24. time ved anvendelse av en Brix-måler.

Integrasjon av røtter med film 1

En test utføres under forholdene (ved anvendelse av vermikulitt) nevnt i Eksempel 2 under. Spesielt utføres en planteveksttest i 35 dager ved anvendelse av to salatfrøplanter (som hver har minst ett hovedblad), som dermed oppnår et planter/film 1 hybridsystem. Plantene fjernes fra det oppnådde planter/film 1 hybridsystemet ved å skjære stilkene og bladene nær røttene av plantene. Testprøver skjæres ut fra filmen som har røttene festet dertil slik at bredden av hvert teststykke er 5 cm (og lengden er ca. 20 cm) med stilken av planten som er plassert rundt midten av hver teststykke.

En kommersielt tilgjengelig holder er festet til en krok som henger fra fjæren til en vekt av fjærtype, og én ende av teststykket oppnådd ovenfor kommer i grep med holderen, etterfulgt av registrering av vekten (A gram) (tilsvarende taravekten av teststykket) angitt av vekten av fjærtype. Deretter holdes stilken av planten på midten av et teststykke for hånd og trekkes forsiktig nedover for å løsrive (eller løsne) røttene fra filmen, mens vekten (B gram) (tilsvarende den påførte vekten) registreres som angitt av vekten av fjærtype. Taravekten trekkes fra denne verdien (dvs. B gram minus A gram) for derved å oppnå en skrellestyrke for en bredde på 5 cm.

I den foreliggende oppfinnelsen er det fordelaktig å anvende film 1 som viser en skrellestyrke på 10 g eller mer med hensyn til plantens røtter. Filmens skrellestyrke er fortrinnsvis 30 g eller mer, og mer foretrukket 100 g eller mer.

Materialer av film 1

I den foreliggende oppfinnelsen er det ingen spesiell begrensning med hensyn til materialene som er anvendelig som filmen 1, og ethvert kondensert materiale kan anvendes så lenge filmen er i stand til ”hovedsakelig å integrere med røttene”. Filmen kan være et materiale som generelt er referert til som en ”membran”. Spesifikke eksempler på materialer av film 1 omfatter hydrofile materialer, slik som en polyvinylalkohol (PVA), en cellofan, et celluloseacetat, et cellulosenitrat, en etylcellulose og en polyester.

Det er ingen spesiell begrensning med hensyn til filmen 1, og det er generelt ca. 300 μm eller mindre, fortrinnsvis ca. 5 μm til 200 μm, mer foretrukket ca. 20 μm til 100 μm.

Plantedyrkingsstøtte

Som beskrevet ovenfor, i den foreliggende oppfinnelsen, kan enhver konvensjonell jord eller ethvert dyrkingsmedium anvendes som plantedyrkingsstøtten. Som slik jord eller dyrkingsmedier kan det f.eks. nevnes en jord for anvendelse i jorddyrking og et dyrkingsmedium for anvendelse i hydroponisk dyrking.

Eksempler på uorganiske materialer som er anvendelig som plantedyrkingsstøtten omfatter: naturlige materialer, slik som sand, grus og pimpsteinsand; og bearbeidede materialer (f.eks. et høy-temperatur kalsineringsprodukt), slik som en steinfiber, vermikulitt, perlitt, keramer og et karbonisert risskall. Eksempler på organiske materialer som er anvendelige som plantedyrkingsstøtten omfatter naturmaterialer, slik som torvmose, kokosfiber, barkmedium, skall, torv (Nitan) og torvgress (Sotan); og syntetisk materiale slik som partikkelformet fenolharpiks. De ovennevnte materialene kan anvendes enkeltvis eller i en hvilken som helst kombinasjon. Videre kan også vevede eller ikke-vevede tekstiler laget av syntetiske fibere anvendes. Til dyrkingsstøtten forklart ovenfor kan en liten mengde av et næringsmiddel (f.eks. en gjødsel og mikronæringsmiddelkomponenter) bli tilsatt. Med hensyn til et slikt næringsmiddel tilsatt til dyrkingsstøtten, ifølge funnene til de foreliggende oppfinnerne, er det foretrukket å tilsette et næringsmiddel til plantedyr kingsstøtten på filmen 1 i en slik mengde som påkrevd inntil en plantes røtter vokser i en grad slik at planten er i stand til å absorbere vann eller en næringsvæske gjennom filmen, med andre ord inntil røttene integrerer med filmen.

Næringsvæske

Med hensyn til næringsvæsken (eller gjødselløsningen) anvendt i den foreliggende oppfinnelsen, er det ingen spesiell begrensning. For eksempel kan det gjøres bruk av enhver næringsvæske som har blitt anvendt i konvensjonell jorddyrking og næringsvæskedyrking.

Som uorganiske komponenter inneholdt i vann eller en næringsvæske som i all vesentlighet generelt er kjent som komponenter for plantevekst, kan det nevnes nitrogen (N), fosfor (P), kalium (K), kalsium (Ca), magnesium (Mg) og svovel (S) som er hovedkomponenter; og jern (Fe), mangan (Mn), bor (B), kobber (Cu), sink (Zn) og molybden (Mo) som er mikronæringskomponenter. I tillegg kan det nevnes silisium (Si), klor (Cl), aluminium (Al), natrium (Na) og lignende som er subsidiære komponenter. Om ønskelig kan en hvilken som helst av andre fysiologisk aktive substanser bli tilsatt så lenge substansene ikke hovedsakelig hemmer effekten av den foreliggende oppfinnelsen. Videre kan vannet eller næringsvæsken suppleres med sukkeret, som glukose (dekstrose), og aminosyrer.

Vannugjennomtrengelig materiale

Det er ingen spesiell begrensning med hensyn til det vannugjennomtrengelige materialet så lenge det er ugjennomtrengelig for vann. Eksempler på vannugjennomtrengelig materiale omfatter en syntetisk harpiks, tre, metall og keramer, som kan være i formen av en film, et ark, en plate eller en kasse (boks).

Vannabsorberende materiale

Det vannabsorberende materiale har funksjonen av å fremføre vann eller en næringsvæske til filmen 1 og i hovedsak så er det ingen spesiell begrensning med hensyn til det vannabsorberende materialet så lenge det er i stand til å absorbere og beholde vann deri. For eksempel kan det gjøres anvendelse av en svamp eller ikke-vevet tekstil laget av en syntetisk harpiks; en vevet tekstil; fibere, fliser og pulver av planteopprinnelse; og andre materialer generelt anvendt som en plantedyrkingsstøtte, slik som torvmose og mose.

I det etterfølgende vil den foreliggende oppfinnelsen bli forklart nærmere under henvisning til de følgende eksempler.

EKSEMPLER

Eksempel 1

1) Testmetode

Et plantedyrkingssystem ble fremstilt i et forenklet drivhus som følger. En polyetylenfilm (produsert og solgt av Okura Industrial Co., Ltd.) som har en tykkelse på 50 μm, en bredde på 1 m og en lengde på 1 m ble spedt ut på jorda på innsiden av drivhuset, og en kapillærfolie (SR-130, produsert og solgt av Mebiol Inc.) som har en bredde på 60 cm og en lengde på 1 m ble anbrakt på polyetylenfilmen. Totalt 10 dyser som strekker seg fra en automatisert irrigasjonsanordning ble plassert på overflaten av kapillærfolien, hvor 5 dyser ble plassert på hver motsatte side av kapillærfolien med 20 cm intervaller. Deretter ble en ikke-porøs hydrofil film (Hymecfilm som har en tykkelse på 65 μm, produsert og solgt av Mebiol Inc.) anbrakt på kapillærfolien som har dysene anbrakt derpå. På den ikke-porøse hydrofile filmen ble anbrakt, som en kulturjord, Super Mix A (produsert og solgt av Sakata Seed Co.) til en tykkelse på 2 cm, og totalt 10 dyser som strekker seg fra en annen automatisert irrigasjonsanordning ble også plassert på kulturjorda. Kulturjorda ble dekket med en strøfilm som er Silver Mulch 30 μm (produsert og solgt av TO-KANKOSAN CO, LTD.) På strøfilmen ble laget seks X-formede skjæringer i en linje med 15 cm intervaller for planting av planter gjennom dem, og skjæringene ble dekket med en kulturjord, slik at man dermed fikk et dyrkingssystem.

Som et sammenligningsforsøk ble en hydroponisk tank (indre bredde: 45 cm, lengde: 1 m og dybde: 12 til 18 cm) fylt med 30 liter av en næringsvæske, installert på bakken og en ikke-porøs hydrofilfilm (Hymec-film som har en tykkelse på 65 μm, produsert og solgt av Mebiol Inc.) ble anbrakt derpå. På den ikke-porøse hydrofile filmen ble anbrakt, som en kulturjord, Super Mix A (produsert og solgt av Sakata Seed Co.) En tykkelse på 2 cm, og totalt 10 dyser av en automatisert irrigasjonsanordning ble plassert på kulturjorda. Kulturjorda ble dekket med en strøfilm som er Silver Mulch 30 μm (produsert og solgt av TOKANKOSAN CO, LTD.). På strøfilmen ble det laget seks X-formede skjæringer i en linje med 15 cm intervaller for planting av planter gjennom dem, og skjæringene ble dekket med en kulturjord, slik at man dermed fikk et dyrkingssystem.

Frø av salat ”Red Wave” (produsert og solgt av Sakata Seed Co.) ble dyrket i en celleskål inntil frøene vokste til frøplanter med 1 til 2 hovedblad. Totalt seks frøplanter ble plantet gjennom hhv. ovennevnte seks skjæringene av strøfilmen, og dyrkingen av de plantede frøplantene ble innledet etter den primære irrigasjonen.

Automatisert irrigasjonsanordning: Tidsinnstiller for automatisert vanning, EY4200-H (produsert og solgt av Panasonic Corporation).

Dyrkingsmetode: Etter planting av frøplantene ble en næringsvæske i en mengde på 200 ml til 300 ml per dag fremført fra dysene av den automatiserte irrigasjonsanordningen til kapillærfolien anbrakt under den ikke-porøse hydrofile filmen. I dette eksempelet som omfatter sammenligningsforsøket, ble irrigasjonen (fremføring av en næringsvæske) til den øvre side av den ikke-porøse hydrofile filmen utført ved anvendelse av den automatiserte irrigasjonsanordningen. Irrigasjonsmengden (næringsvæske fremført) til den øvre siden av filmen var omtrent 20 ml per frøplante. Dyrkingsperiode var 1 måned fra plantingen av frøplantene.

Næringsvæske: EC av næringsvæsken var 1,2 dS/m. Næringsvæsken var en blanding av 0,6 g/l av Otsuka House No. 1 og 0,9 g/l av Otsuka House No. 2, hvor 0,03 g/l av Otsuka House No. 5 hadde blitt blandet.

2) Testresultater

Som det fremkommer av Tabell 1 var totalvekten av seks salater etter 1-måneds dyrking 143,6 g når et vannabsorberende materiale ble tilveiebrakt under den ikkeporøse hydrofile filmen. Ellers var totalvekten av saltene 163,5 g i sammenligningsforsøket som anvendte en hydroponisk tank.

Tabell 1

Høstningsmengden av plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen var omtrent 10 % lavere enn den i sammenligningsforsøket ved anvendelse av en hydroponisk tank, men mengden av næringsvæske skaffet under den ikke-porøse hydrofile filmen var ca. 1⁄4 av mengden anvendt i sammenligningsforsøket.

Eksperimentelle metoder som er ulike de nevnt ovenfor er forklart under.

pH-måling

pH-måling ble utført ved anvendelse av pH-måleren nevnt under. Etter kalibrering av pH-målerens sensordel med en standardløsning (pH 7,0), ble sensordelen dyppet i en løsning for å bli målt. pH-målerens hovedelement ble forsiktig ristet og holdt stille til en fast verdi ble vist på pH-målerens LCD-display. Løsningens pH-verdi ble oppnådd ved avlesning av den stabiliserte verdien vist på pH-målerens LCD-display.

Måling av Brix-konsentrasjon (%)

Brix-konsentrasjon (%) ble målt ved anvendelse av det etterfølgende nevnte Brixmåleren (refraktormeter). En del av løsningen som skal bli målt, ble samplet ved anvendelse av en dråpeteller og dryppet på prismedelen av Brix-måleren. Løsningens Brix-konsentrasjonsverdi ble oppnådd ved avlesning av verdien vist på Brixmålerens LCD.

Forsøksutstyr og lignende

1. Forsøksutstyr og apparater

1) Siktkurv-bollesett: Radius av siktkurven var 6,4 cm (arealet av bunnflaten var ca. 130 cm<2>);

2) Styreporboks: Størrelse: 55 x 32 x 15 cm;

3) Elektrisk vektskala: Max. 1 kg, produsert og solgt av Tanita Corporation; 4) Vekt av fjærtype: Max. 500 g, produsert og solgt av Kamoshita Seikojyo K.K.;

5) Ettervektskål: Postman 100, produsert og solgt av Maruzen Co., Ltd.;

6) Konduktometer: Twin Cond B-173, produsert og solgt av Horiba Ltd.;

7) pH-måler: pH-pal TRANS Instruments, produsert og solgt av Gunze Sangyo Inc., og kompakt pH-måler (Twin pH) B-212, produsert og solgt av HORIBA, Ltd.; og 8) Brix-måler (refraktometer): PR201, produsert og solgt av Atago, Co., Ltd.

2. Anvendt materialer

Jord:

1) Super Mix A: Kulturjord som har et vanninnhold på ca. 70% og som inneholder spormengder av gjødsel produsert og solgt av Sakata Seed Corporation;

2) Steinfiber: granulær bomull 66R (fine partikler) for landbruksanvendelse, produsert og solgt av Nitto Boseki Co., Ltd.; og

3) Vermukulitt: Type GS, produsert og solgt av Nittai Corporation.

Filmer:

4) Polyvinylalkohol (PVA) film: tykkelse: 40 μm, produsert og solgt av Aicello Chemical Co., Ltd.;

5) Biaksial-orientert PVA-film: BOVLON, produsert og solgt av Nippon Synthetic Chemical Industry Co., Ltd.;

6) Hydrofil polyesterfilm: tykkelse: 12 μm, produsert og solgt av DuPont;

7) Gjennomtrengelig cellofan (for røyktørking): produsert og solgt av Tokyu Hands Inc.;

8) Cellofan: tykkelse: 35 μm, produsert og solgt av FUTAMURA CHEMICAL CO., LTD;

9) Mikroporøs polypropylenfilm: pH-35, produsert og solgt av Tokuyama Corp.; og 10) Ikke-vevet tekstil: Shaleria (ikke-vevet tekstil laget av ultrafine fibre), produsert og solgt av Asahi Kasei Corporation.

Frø for fremstilling av frøplanter

11) Frø for salat: ”Red Fire”, produsert og solgt av Takii & Co., Ltd.

Gjødsel

12) Hyponex bruksløsning: produsert og solgt av Hyponex Japan Corp., Ltd; og 13) Otsuka House No. 1, 2 og 5: alle produsert og solgt av Otsuka Chemical Co., Ltd.

Andre

14) ”Hakata no Sio (Salt of Hakata)”: produsert og solgt av Hakata Engyo Co., Ltd.; og

15) Glukose: Glukose 100, produsert og solgt av E. S. NA.

Eksempel 2 Integrasjon av røtter med en film

Effekter av en gjødselkonsentrasjon på integrasjonen av røttene med en film ble undersøkt. Hver av en 100-ganger fortynnet Hyponex-løsning, en 1000-ganger fortynnet Hyponex-løsning og vann (springvann) ble anvendt som en næringsvæske, og resultatene ble sammenlignet.

På en ikke-porøs hydrofil film (PVA film) som har størrelse på ca. 20 cm x 20 cm ble anlagt ca. 300 ml av enten vermikulitt eller steinfiber som jorda. To salatfrøplanter (som hver har minst et hovedblad) ble plantet i jorda for hver av de følgende seks testbetingelsene. Seks forskjellige testbetingelser, nemlig kombinasjon av to typer av jord og tre typer av næringsvæsker ble fremstilt. Mengden av næringsvæske som ble anvendt var 300 ml. Jorda ble plassert på PVA filmen til en dybde på ca. 2 cm. Forsøkene ble utført i et drivhus ved anvendelse av naturlig sollys. Temperaturen i drivhuset under forsøket var 0-25 ºC, og fuktigheten var 50 til 90 % RH.

Mengden av vannfordampning og EC-verdien av næringsvæsken ble målt på dag 13 og dag 35 fra starten av dyrkingen. Den ovennevnte ”skrellestyrken”, som er en målestokk for vurdering av integrasjon av røtter med filmen, ble også målt på dag 35.

Forsøksbetingelser anvendt ovenfor kan oppsummeres som følger:

1. Forsøk

1) Film: PVA 40 μm (produsert og solgt av Aicello Chemical Co., Ltd.), 200 x 200 mm;

2) Frøplante: Salatfrøplante (som har minst ett hovedblad);

3) Jord: vermikulitt (fine partikler) eller steinfiber 66R;

4) Næringsvæske: vann, en vandig 100-ganger fortynnet Hyponex-løsning eller en vandig 1000-ganger fortynnet Hyponex-løsning;

5) Utstyr: Et sett av en siktkurve og en bolle; og

6) Forsøkssted: Drivhus (uten kontroll av temperatur og fuktighet).

7) Forsøksmetode: Etter plassering av filmen (200 x 200 mm) i en siktkurv, ble enten 150 g av vermikulitt (fuktighet: 73%, tørrvekt: 40 g) eller 200 g av steinfiber (fuktighet: 79%, tørrvekt: 40 g) anbrakt på filmen, og to frøplanter ble plantet deri. Den resulterende siktkurven ble plassert i en bolle inneholdende 240 g til 300 g vann eller en næringsvæske for å kontakte filmen med vann eller næringsvæsken, for derved å dyrke de plantede frøplantene.

8) Dyrkingsperiode: 29. oktober til 4. desember.

Resultatene av det ovennevnte forsøket er vist i Tabell 2.

I Tabell 2, når to EC-verdier er vist, er verdiene ”EC før tilsetning av flytende gjødsel/EC etter tilsetning av flytende gjødsel”.

Tabell 2

Forklaring av forsøksresultatene

Som det fremkommer av den ovennevnte tabellen, i motsetning til resultatene oppnådd ved fremføring av vann under filmen, blir ikke bare veksten av plantene men også integrasjon av røttene med filmen i betydelig grad økt når en næringsvæske ble fremført til den nedre overflaten av filmen. Resultatene viser at plantene ikke bare har absorbert vann men også gjødselkomponenter gjennom filmen. Videre er det ansett at integrasjonen av røttene med filmen er et resultat av nødvendigheten med en sterk adhesjon mellom røttene og filmen for effektiv absorbering av vann og gjødselkomponenter gjennom filmen.

Eksempel 3 Salt- og vannpermeabilitetstest

Forskjellige filmer ble utsatt for en salt- og vannpermeabilitetstest i henhold til metoden beskrevet ovenfor under avsnittet ”Salt/vannpermeabilitetstest av film 1”. De følgende 6 filmtypene ble anvendt: en PVA film, BOVLON (en biaksial-orientert PVA film), en hydrofil polyesterfilm, en cellofanfilm, en PH-35 film og en ikke-vevet tekstil av ultrafin fiber (Shaleria). Resultatene av det ovennevnte forsøket er oppsummert i Tabell 3.

Tabell 3

EC(dS/m) av saltløsningen

EC (dS/m) av vann

Forklaring av forsøksresultatene

Blant de 6 testede filmene viste den ikke-vevede tekstilen av ultrafin fiber (Shaleria), PVA filmen, den hydrofile polyesterfilmen og cellofanfilmen høy saltpermeabilitet. BOVLON viste bare en lav saltpermeabilitet, og den mikroporøse polypropylen-5 filmen (PH-35) viste ingen permeabilitet til salt. Forsøksresultatene viser, fra det synspunkt som gjelder saltpermeabilitet, at den mikroporøse polypropylenfilmen (PH-35) ikke er egnet til anvendelse i den foreliggende oppfinnelsen.

Eksempel 4 Dekstrosepermeabilitetstest

Forskjellige filmer ble utsatt for en dekstrosepermeabilitetstest i henhold til meto-0 den beskrevet ovenfor under avsnittet ”Vann/glukoseløsningspermeabilitetstest”.

De følgende 5 filmtypene ble anvendt: en PVA film, BOVLON (en biaksial-orientert PVA film), en cellofanfilm, en gjennomtrengelig cellofanfilm og en PH-35 film. Resultatene av det ovennevnte forsøket er oppsummert i Tabell 4.

Tabell 4

5 Endring i Brix-konsentrasjon (%) med tid

Forklaring av forsøksresultatene

Blant de 5 testede filmene viste PVA filmen, cellofanfilmen og den permeable cellofanfilmen utmerket dekstrosepermeabilitet, men BOVLON viste nesten ingen dekstrosepermeabilitet. Videre ble ingen dekstrosepermeabilitet observert med hensyn til PH-35 filmen. Forsøksresultatene viser, fra det synspunkt vedrørende dekstrosepermeabilitet, at filmene som er fordelaktig for anvendelse i den foreliggende oppfinnelsen er PVA filmen og cellofanfilmen.

Eksempel 5 Vanntrykkmotstandstest

Som forklart ovenfor ble vanntrykkmotstandstest med hensyn til 200 cm H2O utført i henhold til JIS L1092 (metode B).

Forsøksresultater

Tabell 5

Forklaring av forsøksresultatene

I den foreliggende oppfinnelsen er en av de viktige funksjonene til en film som har utmerket vannmotstand å øke integrasjon mellom planterøtter og filmen ved å forhindre infiltrasjonen av vann gjennom filmen fra den nedre siden til den øvre siden av filmen, hvor det infiltrerte vannet frigjør planten fra det at den må absorbere vann eller en næringsvæske gjennom filmen. I tillegg må filmen samtidig forhindre planteforurensningen med mikroorganismer, bakterier og virus som er tilstedeværende under filmen. Forsøksresultatene viser, fra et synspunkt vedrørende filmens vannmotstand, at ikke-vevede tekstiler og vevede tekstiler som har porer deri (slik som en ikke-vevet tekstil av ultrafin fiber) ikke er egnet til anvendelse i den foreliggende oppfinnelsen.

Som det fremkommer av Eksempler 2, 3, 4 og 5 er filmer som samtidig viser utmerket salt- og dekstrosepermeabilitet og utmerket vannmotstand begrenset til ikke-porøse hydrofile filmer laget av en PVA, en cellofan, en hydrofil polyester og lignende. Integrasjonen mellom røttene og filmen oppnås bare når den ikke-porøse hydrofile filmen anvendes.

Industriell anvendbarhet

I plantedyrkingssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen holdes planter og jordsmonn adskilt fra hverandre ved hjelp av en film, og derfor er røttene ikke i direkte kontakt med jorda. Selv når jordsmonnet er forurenset med patogene mikroorganismer og patogene bakterier, er mikroorganismene og bakteriene ikke i stand til å passere gjennom filmen og kommer ikke i kontakt med planterøttene. Følgelig er den foreliggende oppfinnelsen i stand til å forhindre planteforurensning, slik som sekvensiell beplantningssykdommer. Videre, selv når jordsmonnet er forurenset med rester av landbrukskjemikalier, muliggjør anvendelsen av systemet ifølge den foreliggende oppfinnelsen reduksjon av planteforurensning ved å adskille jorda fra røttene.