人工土壤團粒體及人工土壤培養基的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及人工土壤粒子團粒化而成的人工土壤團粒體及使用該人工土壤團粒 體的人工土壤培養基。
【背景技術】
[0002] 近年來，在控制生長條件的環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向。為了在植物工廠栽培根菜類，需要開發作為土壤的基 本性能優異、品質高、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、水分量的管理容易等用天然土壤難以實現的獨特的功能。
[0003] 作為與迄今為止開發的人工土壤相關的技術，有用水溶性高分子構成的結合材料 結合粉狀的沸石從而將其團粒化的團粒結構沸石（例如，參照專利文獻1)。就專利文獻1 的團粒結構沸石而言，為了利用保水性不足的沸石的多孔質結構作為人工土壤，使沸石團 粒化從而提尚保水性。
[0004] 另外，還開發了在聚苯乙烯發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粒體（例如，參照專利文獻2)。專利文獻2的吸水性團粒體要利用 由聚苯乙烯發泡粒子溶解而產生的空洞，實現良好的保水性及透氣性。
[0005] 現有技術文獻：
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :特開號公報
[0008] 專利文獻2 :特開昭53-23892號公報

【發明內容】

[0009] 發明要解決的課題
[0010] 在開發人工土壤時，在達到與天然土壤相同的植物培養能力的同時，需要能夠適 當地維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），適當地 維持人工土壤中的體積含水率和氣相率對于實現減少對植物的澆水次數、根據植物的種類 進行最適的栽培計劃很重要。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 空隙有很深的關系，通過將該空隙維持在最適的狀態，能夠實現在體積含水率及氣相率的 平衡方面優異、具有天然土壤中沒有的獨特功能的、附加價值高的人工土壤。
[0011] 關于這一點，專利文獻1的團粒結構沸石僅僅是在水的存在下，使粉末狀的沸石 和結合材料混合并干燥而成的團粒結構沸石，因此，在團粒體的制造中沸石容易形成團塊， 未必能夠介由在沸石的粒子間形成的空隙實現適當的保水性或透氣性。另外，若在澆水等 作業中產生壓實等，則有人工土壤的體積含水率及氣相率降低的風險。
[0012] 另一方面，專利文獻2的吸水性團粒體通過使聚苯乙烯熔融而在團粒體內產生空 洞，從而實現保水性及透氣性，但難以將團粒體內的空洞控制在適當的大小，因此設定為作 為人工土壤所希望的體積含水率及氣相率是困難的。另外，由于將碎石粉粒或砂等混合使 其發泡，因此有團粒體的結構脆、在栽培的作業中或澆水等中被細小地粉碎從而產生壓實、 人工土壤的體積含水率及氣相率降低的風險。
[0013] 本發明鑒于上述問題點而作出，其目的在于，提供使人工土壤粒子團粒化而成的 人工土壤團粒體，在將人工土壤團粒體填充到花盆等容器中構成人工土壤時，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。
[0014] 解決課題的方法
[0015] 用于解決上述課題的本發明的人工土壤團粒體的特征結構為，
[0016] 人工土壤團粒體，其為人工土壤粒子團粒化而成，所述人工土壤粒子由多個具有 亞nm級至亞μ m級的細孔的填料集合而成，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的范圍內的體積含水率為10-40%，并且，在pFl. 5時的氣相率為 20-80 %〇
[0018] 根據本結構的人工土壤團粒體，就構成人工土壤團粒體的人工土壤粒子而言，由 于填料的細孔的尺寸為亞nm級至亞μπι級，因此該細孔中能夠有效地吸收用于提高植物 的品質所必需的養分。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。具有這種特定結構的人工土壤粒子團粒化而成的本結構的人工土壤團粒 體由于在pFl. 7-2. 3的范圍內的體積含水率為10-40%，并且，在pFl. 5時的氣相率設定為 20-80%，因此人工土壤的體積含水率及氣相率以高量級平衡，從而能夠實現具有天然土壤 中沒有的獨特功能的、附加價值高的人工土壤。
[0019] 在本發明的人工土壤團粒體中，
[0020] 優選地，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] 根據本結構的人工土壤團粒體，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。其結果是能夠提高植物 的生長性。
[0022] 在本發明的人工土壤團粒體中，所述一次間隙的尺寸優選為5-100 μm。
[0023] 根據本結構的人工土壤團粒體，因為一次間隙的尺寸為5-100 μπι，所以在人工土 壤團粒體間產生適度的縫隙，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。其結果是能夠進一步提高植物的生長性。
[0024] 本發明的人工土壤團粒體，
[0025] 優選具有0· 2-10_的尺寸。
[0026] 根據本結構的人工土壤團粒體，因為具有0. 2-10mm的尺寸，所以團粒結構穩定。 另外，由于只要是上述粒徑范圍，在人工土壤團粒體間即可產生適度的縫隙，因此可兼顧優 異的透氣性和保水性。
[0027] 在本發明的人工土壤團粒體中，
[0028] 所述人工土壤粒子優選具有5-1000 μ m的粒徑分布。
[0029] 根據本結構的人工土壤團粒體，通過將人工土壤粒子的粒徑分布設定為 5-1000 μπι的范圍，在團粒結構內形成適度的空隙，從而能夠提高人工土壤的體積含水率及 氣相率。另外，團粒結構更穩定。
[0030] 在本發明的人工土壤團粒體中，
[0031] 優選給所述細孔提供離子交換能力。
[0032] 根據本結構的人工土壤團粒體，由于給人工土壤粒子的細孔提供離子交換能力， 因此能夠在人工土壤團粒體中持有植物的培養所必需的肥料成分。因此，可實現具備與天 然土壤相同的植物培養能力的人工土壤培養基。
[0033] 在本發明的人工土壤團粒體中，
[0034] 優選包含保水性材料。
[0035] 根據本結構的人工土壤團粒體，由于包含保水性材料，因此在人工土壤團粒體的 空隙本來具有的保水性的基礎上，還能夠進一步具備保水性材料產生的保水力。其結果是 能夠成為保水性進一步提高、耐干燥的人工土壤團粒體。
[0036] 用于解決上述課題的本發明的人工土壤培養基的特征結構為，
[0037] 使用上述任一項記載的人工土壤團粒體而成。
[0038] 根據本結構的人工土壤培養基，由于使用本發明的人工土壤團粒體，因此可提高 長期范圍內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現作為土壤的基本 性能。另外，因為這種人工土壤培養基能夠對栽培對象植物適當地供給水分或養分，所以在 維護上不費工夫，從而處理變容易。
【附圖說明】
[0039] 圖1是構成本發明的人工土壤團粒體的人工土壤粒子的模式圖。
[0040] 圖2是本發明的人工土壤團粒體的模式圖。
[0041] 圖3是示出通過水銀壓入法測定本發明的人工土壤團粒體的孔徑分布的結果的 圖表。
【具體實施方式】
[0042] 以下，基于圖1-圖3,說明關于本發明的人工土壤團粒體的實施方案。但是，為了 使本發明的理解容易，首先對構成本發明的人工土壤團粒體的人工土壤粒子進行說明。此 外，本發明并非意在限定于以下說明的實施方案或附圖中記載的結構。
[0043] 〈人工土壤粒子〉
[0044] 圖1是構成本發明的人工土壤團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的關系不反映實際的尺寸關系。
[0045] 人工土壤粒子10由多個填料12集合而構成粒狀。就人工土壤粒子10中的多個 填料12而言，它們不必相互接觸，只要在一個粒子內藉由粘合劑等維持一定范圍內的相對 位置關系，就可以認為多個填料12集合而構成粒狀。構成人工土壤粒子10的填料12從表 面到內部具有多個細孔11。細孔11包括各種形態。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