专利名称：植物培育结构及植物培育用土壤的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够在采用具有防水效果(抗水效果)的砂的水培中使用的植物培育结构及植物培育用土壤。
背景技术：
关于按照地球环境水平使土壤达到人类所期望的土壤而进行改良的土壤改良技术，从粮食危机的观点出发，进行改良土壤结构以使得农作物容易生长，从而能够提高生产效率的尝试。尤其是具有如下关于土壤改良的方案，即，在沙漠化了的土地中，作为用于保持容易不足的水分的研究，对在现场大量存在的砂自身进行防水涂覆的有效应用方法。作为现有的土壤改良的一个例子，设计有在具有保水剂的土壤上隔着不含有保水剂的土壤层而具有由疏水性粒子构成的疏水层的方案(例如，参照专利文献I)。如图8A所示，在具有保水剂的保水剂层50之上设置普通土壤51，在普通土壤51之上为了防止水分蒸发而构成疏水层52。另外，还记载有如下的结构:如图8B所示，在图8A的结构的最上部设置普通土壤51，或者在保水剂层50之上具有疏水层52，在疏水层之上具有普通土壤51。普通土壤51的厚度为10 100mm。而且，还具有如下的结构:如图8C所示，在疏水层52的内部以贯通疏水层52的方式局部地具有不具备疏水性的普通土壤51。在保水剂层50之上设置疏水层52而能够防止水分蒸发，进而在疏水层52之上具有普通土壤层51，由此能够保护疏水层52不受太阳光或风侵蚀。现有技术文献专利文献1:日本专利第3057304号公报
发明内容
本发明所要解决 的技术问题然而，在所述的结构的土壤结构中也存在问题。在专利文献I的方法中，由于存在疏水层52，当从地表面30灌水时，基本具有水分难以到达保水剂层50的缺点。在专利文献I中，如图8C所示，在疏水层52的内部或以贯通疏水层52的方式局部地具有不具备疏水性的普通土壤51，例如，在用于种植植物的用途的情况下，仅在其土壤表面种植植物的限定部分除去疏水性的方法有时是有效的。在该情况下，即使是从地表面30灌水，也能够使水极快地渗透到土壤中，能够使水穿过或绕过疏水层52到达保水剂层而进行保持。然而，在该情况下，难以仅使植物所需要的适当的量的水分到达普通土壤51或保水剂层50而进行保持，因此具有需要对给水量准确控制的缺点。即使过多给水也会被普通土壤51不必要地白白吸收，或者过度的水分被保持在保水剂层50上，因此不能适当地向植物供给空气，可能会产生烂根。反之，贯通疏水层52的水分量控制不充分，例如当水分不够时，具有植物不适当地生长这样的缺点。为此，本发明在于解决所述现有的技术问题，其目的在于提供一种植物培育结构及植物培育用土壤，能够供给最低限度需要的水分，也能够向植物的根供给空气。 为解决上述技术问题所采用的技术方案为了实现所述目的，本发明以下述方式构成。根据本发明的一个方式，提供一种植物培育结构，其中，具备:防水砂层，其由对砂的表面进行了防水涂覆的防水砂构成；多个保水层，其以散布在所述防水砂层的深度方向上的方式配置在所述防水砂层的内部，并且能够保持水分；植物，其在所述防水砂层内具有根，所述根以将所述多个保水层之间连结的方式与所述保水层接触。根据本发明的另一方式，提供一种植物培育用土壤，其中，具有:防水砂层，其由对砂的表面进行了防水涂覆的防水砂构成；多个保水层，它们以散布在所述防水砂层的深度方向上的方式配置在所述防水砂层的内部，并且能够保持水 分，所述防水砂层内的植物的根以将所述多个保水层之间连结的方式延伸而与所述保水层接触，将从所述防水砂层的外部向所述植物供给并顺着所述植物的所述根移动的水分由所述保水层保持。上述的概括且特定的方式也可以通过系统、方法、以及系统和方法的任意的组合来实现。发明效果根据本发明的所述发明的植物培育结构及植物培育用土壤，能够分别单独与生长速度不同的各个植物对应而供给最低限度需要的水分，并能够向植物的根供给空气。其结果是，能够实现高效率且高品质的水培。
本发明的上述的目的与特征及其他目的与特征借助与关于添加的附图的实施方式相关联的记述而予以明确。在该附图中，图1A是表示本发明的第一实施方式中的植物培育结构的构成中供给了水分后的状态的剖视图；图1B是表示植物的根比图1A的状态延伸了的状态下的、本发明的第一实施方式中的植物培育结构的构成的剖视图；图1C是表示植物的根比图1B的状态延伸了的状态下的、本发明的第一实施方式中的植物培育结构的构成的剖视图；图1D是表示本发明的第一实施方式中的植物培育结构的构成中供给水分前的状态的剖视图；图1E是表示本发明的第一实施方式的变形例中的植物培育结构的构成中供给水分前的状态的剖视图；图1F是表示图1E的本发明的第一实施方式的变形例中的植物培育结构的构成中供给水分后的状态的剖视图；图2A是表示本发明的第一实施方式的变形例中的植物培育结构的截面呈圆弧状的保水层结构的剖视图；图2B是表示本发明的第一实施方式与其变形例之间的组合下的植物培育结构的保水层结构的剖视图；图3是表示本发明的第一实施方式的其他变形例中的植物培育结构的层状的保水层结构的剖视图；图4是表示用于说明本发明的第一实施方式中的植物培育结构的基本原理的实验装置的图；图5A是表示用于说明本发明的第一实施方式中的植物培育结构的基本原理的实验装置的图；图5B是表示用于说明本发明的第一实施方式中的植物培育结构的基本原理的实验装置的图；图5C是表示用于说明本发明的第一实施方式中的植物培育结构的基本原理的实验装置的图；图6是表示用于说明本发明的第一实施方式中的植物培育结构的基本原理的实验装置的剖视图；图7A是表示关于使用了本发明的第一实施方式中的植物培育结构的植物的评价结果的实施例的说明图；图7B是表示关于使用了本发明的第一实施方式中的植物培育结构的植物的评价结果的实施例的说明图； 图7C是表示关于使用了本发明的第一实施方式中的植物培育结构的植物的评价结果的实施例的说明图；图7D是现有的水补给的影像图；图7E是用于补充说明本发明的所述方式的特征之一的“能够供给最低限度需要的水分，还能够向植物的根供给空气”的本发明的水补给的影像图；图8A是表示现有的使用防水砂而进行保水及防止水分的蒸发的土壤的构成的图；图8B是表示现有的使用防水砂而进行保水及防止水分的蒸发的土壤的构成的图；图8C是表示现有的使用防水砂而进行保水及防止水分的蒸发的土壤的构成的图。
具体实施例方式以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细的说明。以下，在参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明之前，对本发明的各种方式进行说明。根据本发明的第一方式，提供一种植物培育结构，其中，具备:防水砂层，其由对砂的表面进行了防水涂覆的防水砂构成；多个保水层，它们以散布在所述防水砂层的深度方向上的方式配置在所述防水砂层的内部，并且能够保持水分；
植物，其在所述防水砂层内具有根，所述根以将所述多个保水层之间连结的方式与所述保水层接触。根据所述第一方式，能够分别单独与生长速度不同的各个植物对应而供给最低限度需要的水分，还能够向植物的根供给空气。其结果是，能够实现高效率且高品质的水培。根据本发明的第二方式，在第一方式所记载的植物培育结构的基础上，其中，在所述多个保水层中所述植物的所述根接触着的所述保水层保持有从所述防水砂层的外部向所述植物供给并顺着所述植物的所述根移动的水分。根据所述第二方式，能够分别单独与生长速度不同的各个植物对应而供给最低限度需要的水分，还能够向植物的根供给空气。即使在不供给水分的时间段内也在保水层中保持有水分，因此还能够兼顾向植物的根供给空气，其结果是，能够实现高效率且高品质的水培。根据本发明的第三方式，在第一或者第二方式所记载的植物培育结构的基础上，其中，在所述保水层含有成为肥料的成分。根据所述第三方式，能够与植物的生长速度对应而向植物供给最低限度需要的水分与肥料，还能够向植物的根供给空气。其结果是，能够实现高效率且高品质的水培。根据本发明的第四方式，在第一方式 第三方式中任一个方式所记载的植物培育结构的基础上，其中，在所述保水层的所述水分中含有成为肥料的成分。根据所述第四方式，能够与植物的生长速度对应而向植物供给最低限度需要的水分与肥料，还能够向植物的根供给空气。其结果是，能够实现高效率且高品质的水培。根据本发明的第五方式，在第一方式 第四方式中任一个方式所记载的植物培育结构的基础上，其中，所述保水层由未进行防水涂覆的砂构成。
根据所述第五方式，将保水层由未进行防水涂覆的砂构成，由此能够具有保水功能(换言之，吸水功能)，从而发挥保水功能。根据本发明的第六方式，在第一方式 第五方式中任一个方式所记载的植物培育结构的基础上，其中，所述各保水层形成为在所述深度方向上向下凸的圆弧状。根据所述第六方式，在具有多个植物的情况下，能够实现相对于各个植物而与在平面上伸长为大致同心圆状的根对应，并且，即使在根的生长方向随机且无法预料的情况下，根也能可靠地穿过保水层，因此本发明是有效的。根据本发明的第七方式，在第一方式 第五方式中任一个方式所记载的植物培育结构的基础上，其中，所述保水层形成为在所述深度方向上散布的层状。根据所述第七方式，能够使根可靠地穿过保水层而伸长。根据本发明的第八方式，在第一方式 第七方式中任一个方式所记载的植物培育结构的基础上，其中，在所述防水砂层的表面的种植所述植物的部分具有水分供给用的凹部。根据所述第八方式，由于具有水分供给用的凹部，因此能够容易地在凹部内暂时保持水分。即，例如，在给水时，通过利用例如喷水壶等对准凹部或接地部进行给水，能够容易地在凹部内稳定地保持水分。进而，例如，若在植物的叶等上部洒水，则能够容易地实现水分从叶沿着茎而聚集在凹部，从而能够容易地在凹部内稳定地保持水分。根据本发明的第九方式，在第一方式 第八方式中任一个方式所记载的植物培育结构的基础上，其中，所述防水砂层除了由对所述砂的表面进行了防水涂覆的所述防水砂构成之外，还混合了未进行防水涂覆的砂而构成。根据所述第九方式，即使所述防水砂层除了由对所述砂的表面进行了防水涂覆的所述防水砂构成之外、还混合未进行防水涂覆的砂而构成，也能获得与仅使用防水砂的情况相同的效果。根据本发明的第十方式，提供一种植物培育用土壤，其中，具有:防水砂层，其由对砂的表面进行了防水涂覆的防水砂构成；多个保水层，它们以散布在所述防水砂层的深度方向上的方式配置在所述防水砂层的内部，并且能够保持水分，所述保水层以所述防水砂层内的植物的根将所述多个保水层之间连结的方式延伸接触，将从所述防水砂层的外部向所述植物供给并顺着所述植物的所述根移动的水分由所述保水层保持。根据所述第十方式，能够分别单独与生长速度不同的各个植物对应而供给最低限度需要的水分，还能够向植物的根供给空气。其结果是，能够实现高效率且高品质的水培。根据本发明的第十一方式，在第十方式所记载的植物培育用土壤的基础上，其中，防水砂层除了由对所述砂的表面进行了防水涂覆的所述防水砂构成之外，还混合未进行防水涂覆的砂而构成。根据所述第十一方式，即使防水砂层除了由对所述砂的表面进行了防水涂覆的所述防水砂构成之外、还混合未进行防水涂覆的砂而构成，也能获得与仅使用防水砂的情况相同的效果。 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。(第一实施方式)图1A 图1D是表示本发明的第一实施方式中的作为水分及肥料供给装置(或者，水分供给装置)而发挥功能的植物培育结构的构成的图。在图1A 图1D中，植物培育结构具备防水砂层1、保水层3、植物2a。作为植物2a，只要是将根2b伸到防水砂层I之中而进行培育的植物即可，可以是任意的植物，例如能够例示出萝卜或胡萝卜等根菜等。由防水砂层I与保水层3构成植物培育用土壤。防水砂层I通过对砂进行防水涂覆而形成。优选在种植植物2a的部分形成水分供给用的凹部Ib而容易暂时地保持水分31 (参照图1D)。作为防水涂覆砂的防水砂不仅难以使水穿过，还呈使水分在砂堆积的表面滚动的趋势。这是因为在砂堆积时其表面完全水平的情况实质上较少。因此，形成水分供给用的凹部lb，容易稳定地保持水分31，并且在给水时(洒水时)也比较适合。即，在给水时，例如利用喷水壶等对准凹部Ib或接地部2c (在后述的图2A中表示)进行给水是高效率的给水方法。然而，若进而向植物2a的叶等上部洒水时，能够容易地实现水分从叶沿着茎而聚集在凹部lb，因此这是优选的。另外，可以不仅仅将水分供给用的凹部Ib简单形成为凹部，还在该凹部Ib内放入能够保持水分的砂，例如未进行防水涂覆的普通砂(未进行防水涂覆的砂)3Z，从而具有保水功能(参照图1E及图1F)。如此，能够防止水分因风等滚动偏离、或蒸发。需要说明的是，由于普通砂保持着吸附有水分的状态，因此也考虑到担心其上部的根发生烂根、或者残留在该部分的水分或肥料到达不了重要的根而导致效率降低这一侧面。因此，在因如上述那样在凹部Ib放入普通砂3Z而导致水分长时间残留、或无法向根2b供给水分的情况下，有时如上述那样不在凹部Ib放入普通砂3Z而在凹部Ib直接供给水分的方法更好。因此，需要根据普通砂3Z的透水的程度、根2b处的给水速度、或者植物2a所需要的水分量，适当地选择是否在凹部Ib放入普通砂3Z。有时也希望根据情况而增加或减少向凹部Ib放入的普通砂3Z的量、或使向凹部Ib放入的普通砂3Z的上表面呈凹形状的状态。保水层3具有保水功能(换言之，吸水功能)，以在防水砂层I的深度方向分散多个的方式散布在防水砂层I内(与混在一起不同。)。在图1A 图1D中，黑色的保水层3是已经保持水分的保水层3，浅色的保水层3是能够保持水分的保水层3。保水层3的配置位置是任意的，即使例如随机地配置，也能够利用保水层3少量保持从地表面30渗入防水砂层I内的水分。其结果是，以该保水层3的少量的水分为目标，或者作为植物2a本来的性质而主要向竖直下方伸长并扩展，植物2a的根2b逐渐发育下去。于是，植物2a的根2b到达并接触于保水层3，因此成为将多个保水层3之间连结的方式。因此，作为保水层3的配置位置，散布在防水砂层I的深度方向上即可，并没有特别地限定。需要说明的是，植物2a的根2b只要以将配置在防水砂层I的保水层3中至少两个保水层3之间连结的方式配置即可。另外，植物2a的根2b也可以配置为将配置在防水砂层I的全部的保水层3之间连结。考虑有保水层3存在如下情况，即，仅由未进行防水涂覆的砂构成而具有保水功能的情况，由也包含粘土质的普通的土构成而具有保水功能的情况，包含防水砂并混合上述材料构成而具有保水功能的情况，由具有保水性的聚合物材料等构成而具有保水功能的情况，以及包含植物的生长所需要的肥料构成而具有保水功能的情况，或者组合上述情况中的任意的情况构成而具有保水功能的情况等。当植物2a的根2b通过伸长而到达保水层3时，向植物2a的面对防水砂层I之外的部分(例如，地表面30)供给的水分31沿着根2b的表面而如给水路4所示在防水砂层I中移动到保水层3，并由保水层3保水。多数的保水层3中供水分移动并保持的保水层3被涂黑(参照附图标记的3A)。优选保水层3保持水分有2 3日左右。由保水层3保存的水分被与该保水层3接触的根2b吸收。需要说明的是，能够如此由植物2a的根2b构成给水路4是利用了植物2a的根2b的表面`具有亲水性的原理。图2A中，保水层3在与根2b的伸长方向垂直的方向上构成为在深度方向上向下凸的圆弧状的保水层3B。将保水层3B构成为以在地上表面露出的植物2a的接地部2c为大致中心的纵剖面呈圆弧状，由此不仅考虑到植物2a的根2b朝垂直下方(深度方向上的向下)伸长，并且也考虑到向水平方向上的扩展，保水层3是根据根2b的生长而使根2b穿过保水层3B的概率高的结构。在图2A中，虽然以随着在深度方向上变深、圆弧状的保水层3B缓缓变大的方式配置，但并不局限于此。如此，若以随着在深度方向上变深、圆弧状的保水层3B缓缓变大的方式配置，则即使植物2a的根2b随着在深度方向上变深而较大扩展地伸长，也能够提高与保水层3B接触的可能性。图2B是组合了以在图1A的防水砂层I的深度方向上分散有多个的方式散布在防水砂层I内的保水层3、和在与图2A的根2b的伸长方向垂直的方向上形成的在深度方向向下凸的圆弧状的保水层3B的例子。从而具有保水层3与保水层3B两者的功能。另外，图3中，保水层3构成为散布在与根2b的伸长垂直的方向(深度方向)且水平方向上的层状的保水层3C。图3与图2A不同，是能够与多个植物2a(具体而言，不仅是图3的左侧的植物2a，还包括右侧的植物2a)对应的结构。换句话说，在图2A的结构中，对于单一的植物2a、或者因多个植物2a的间隔较广而多个植物2a各自的根2a不接近地生长的情况来说是有效的。然而，如图3所示，当比较挨近地存在多个植物2a时，散布的层状的保水层3C形成为实用的结构。即，通过将层状的保水层3C散布在与根2b的伸长垂直的方向(深度方向)且水平方向上配置，多个植物2a的根2b能够分别与独立的保水层3C接触，各个根2b能够从各个保水层3C充分地吸收水。与此相对地，例如，如图2A所示，在不散布在水平方向上而是一个保水层3B的情况下，先与该保水层3B接触的根2b虽能够充分地吸收水，但后与该保水层3B接触的根2b则可能无法充分地吸收水。图3的保水层3C能够防止上述的不良状况。在图3中，随着在深度方向上变深而增大保水层3C的厚度，从而能够使植物2a的根2b随着在深度方向上变深而充分地吸收较多的水。根据图1A 图3所涉及的第一实施方式的结构，当植物2a的根2b通过伸长而到达至少一个以上的保水层3、3B、3C时，向植物2a的面对防水砂层I之外的部分(例如,地表面30)供给的水分如给水路4所示沿着根2b的表面而在防水砂层I中移动到保水层3、3B、3C。当水分到达保水层3、3B、3C时，该水分被保水层3、3B、3C贮存。植物2a的根2b通过吸收贮存在保水层3、3B、3C的水分而被培育。而且，植物2a培育，根2b也生长，到达配置在深度方向的下方的或配置在水平方向的横方向上的下一保水层3、3B、3C，同样地，重复如下情况，即，例如向地表面30供给的水分经由根2b的给水路4而由保水层3、3B、3C贮存，根2b吸收该贮存了的水分。其结果是，伴随着植物2a的培育，根2b以将多个保水层3、3B、3C之间连结的方式逐渐与保水层3、3B、3C接触下去。如此，根据根2b的伸长，能够将需要的水分储藏于保水层3、3B、3C，并使该水分经由根2b而被植物2a吸收。换句话说，能够利用最小限度需要的水分供给(通过仅使植物2a所需要的适当的量的水分从地表面30侧经由保水层3、3B、3C而到达根2b)来培育植物2a。而且，在供给水分之后，防水砂层I具有使气化了的水分穿过的功能，因此关于沿着根2b的表面流动的水分中未被保水层3、3B、3C保水而残留在根2b上的水分，立即经由防水砂层I蒸发而消失。反之，空气经由防水砂层I从防水砂层I的面向外的部分向根2b供给，因此能够供给根2b所需要的空气。
特别是，当培育多个植物2a时，各个植物2a的生长速度不同的情况较多，在上述的情况下，与各个根2b的伸长对应地，根2b接触的保水层3、3B、3C的数量增加，从而能够实现向根2b供给适当的水分，这一优点在实际应用中十分有用。需要说明的是，关于图3所示的散布的层状的保水层3C，各保水层3C横向相连而成为连续的层状也能得到大致相同的效果。在现有的水培中，对于植物所需要的水分与肥料的量，存在关于将水分与肥料供给到不存在根的培养基的不必要白白供给的问题、及因水分与肥料过度地残存在植物的根的周边而导致空气向根的供给不足的问题。与此相对地，在第一实施方式中，与生长速度不同的各个植物2a分别单独(个别)地对应，能够将最低限度需要的水分或者水分与肥料向植物2a供给，从而能够实现空气向植物2a的根2b的供给。其结果是，能够实现高效率且高品质的水培。而且，在图2A所示的保水层3B的结构的情况下，能够相对于各个植物2a而实现与平面上呈大致同心圆状地伸长的根2b的对应，并且，与图1的结构不同地，在根2b的生长方向随机地无法预料的情况下，根2b也能可靠地穿过保水层3，因此是有效的。进而，在图3所示的保水层3C的结构的情况下，其特征点在于，与图2A的结构相同地，在多个植物2a的情况下，能够使根2b可靠地穿过保水层3而进行伸长。需要说明的是，在保水层3、3B、3C预先内置肥料也能获得相同的效果。反之，通过在向保水层3、3B、3C供给的水分中包含成为肥料的成分，也能够执行相同的效果。在该情况下，进而将保水层3、3B、3C由未进行防水涂覆的普通砂构成也能得到相同的效果。或者，将保水层3、3B、3C构成为在普通砂中包含保水剂也能得到相同的效果。另外，在保水层3、3B、3C中包含成为肥料的成分也能得到相同的效果。这是因为，即使供给的水分中不含有成为肥料的成分，通过水分也能使保水层3、3B、3C自身具有肥料的功能。最近具有如下的研究，S卩，适当地将向给予植物的水分或肥料控制在最小限度内，比起给予足够的水分或肥料的情况，能够促进植物的培育、或生长成营养价值高的植物。因此，根据植物的培育状况高精度地控制水分或肥料的供给量成为课题。对于上述课题，通过使用第一实施方式，消除水分或肥料向植物的周边土壤的不必要的白白供给的问题，也能够提高水分或肥料的定量的供给精度。尤其是能够向植物的根的周边仅供给需要量的水分或肥料，因此能够容易且准确地进行水分或肥料的供给量的控制。其理由是，根据本发明的第一实施方式，消除如以往那样水分或肥料经由周围的土壤而无限制地白白通过的情况，在经由根充分地供给之后不使多余的水分或肥料沿着根流入，因此能容易地检测需要供给量，其结果是，能够通过反馈而控制供给量。需要说明的是，在使 用氯硅烷系化合物作为对砂进行防水涂覆时的表面处理化合物的情况下，能够实现利用单分子的表面处理，不存在因重复而导致的表面形状的变化等，能够实现与普通的土壤相同的植物2a的培育。需要说明的是，对图1A 图3所涉及的第一实施方式的结构的植物培育用土壤的制作进行说明。在此，以使用未进行防水涂覆的砂即普通砂作为保水层3、3B、3C的材料的情况为例。普通砂一般具有因水分的存在而结块的性质。含有水分的普通砂能够结块成图1A的保水层3那样的近似球的形状、图2A的保水层3B那样的圆弧状的形状、或者图3的保水层3C那样的矩形状的形状。因此，当制作图2A及图3的植物培育用土壤时，通过从下方向上方依次分别呈层状交替配置防水砂的防水砂层I与由含有水分而结块成规定的形状的普通砂构成的保水层3B或3C，能够制作防水砂层I与保水层3B或3C交替构成为层状的植物培育用土壤另一方面，在如图1A的保水层3那样近似球的形状的情况下，若预先在防水砂之中混合结块成球状的保水层3，即使不是如上述那样从下方向上方制作成层状，也只要将具有多个保水层3的防水砂配置为包含保水层3的防水砂层I即可，从而能够简单地提供植物培育用土壤。在此，作为不使用普通砂且能够保持水分的保水层3的一个例子，优选使用肥料。在使用肥料的情况下，与普通砂不同地，大多具有即使没有水分也能结块成固体的性质。在使用颗粒比粒状大的块状的固体形态的肥料的情况下，堆肥大多具有缓行性，当制作植物培育用土壤时，预先向防水砂之中混入固体形态的肥料，仅通过混合便能使肥料容易地分散在防水砂层I内，因此能够制作图1A的保水层3那样的近似球的形状的植物培育用土壤。换句话说，在使用固体形态的肥料作为保水层3的情况下，可以说是最容易、高效、且实用的植物培育用土壤的制作方法之一。利用上述的方法制作的植物培育用土壤在图1A中相当于保水层3由肥料构成的情况。接着，对用于说明本发明的第一实施方式中的植物培育结构的基本原理的实验进行说明。图4 图6表示用于说明基本原理的实验装置。图4 图5C中，在倒圆锥形状的容器20内设置防水砂层I，在该防水砂层I的内部设置一个使用了普通砂(未进行防水涂覆的砂)的保水层3，以经由防水砂层I内将防水砂层I的表面与保水层3连接的方式设置一个根2b。在此使用化学用品的玻璃制漏斗作为倒圆锥形状 的容器20。另外，根2b使用作为观叶植物的石柑属(Pothos)的根。另外，将保水层3设成与倒圆锥形状的容器20的内表面相接，以便能够观察到保水层3的颜色因水分而发生变化。防水砂层I中的根2b的长度为约10cm。作为实验，首先在防水砂层I的上表面中位于根2b的部分放置IOcc的水滴21。然后，利用保水层3即普通砂的颜色变化来确认水滴21沿着根2b的表面向保水层3移动的情况。需要说明的是，在图4 图5C的根2b中水分移动的部分被涂黑。其结果是，虽然是不透水的防水砂层1，但经过数分钟可确认到水分的移动。通常具有十几cm水柱程度的水渗入压，并且如后述那样，在向进行了防水涂覆的砂混合了约三分之一以下的普通砂的情况下，对于水分的滴下，水分难以移动或渗入到防水砂层I内。自从水分的滴下经过6分钟后，在保水层3发生较小的颜色变化，即确认到水分的到达。然后，在保水层3中逐渐发生颜色变化的部分扩大起来，从开始起约30分钟，能够观察水分沿着根2b的表面向保水层3移动，达到能够明确确认的程度。然后继续实验，其结果是，在约3小时后滴下到防水砂层I的上表面的水分21全部消失。鉴于蒸发速度，认为全部的水分21朝向保水层3移动。在从开始起约四个半小时后，能够确认设置了的保水层3的全部的区域变色的情况。需要说明的是，图5A、图5B、图5C依次示意性地示出水分沿着根2b移动的样子。图5A 5C如上述那样经过了 6分钟的时间。需要说明的是，在其3日后，保水层3的水分全部蒸发而消失。若保水层3使用普通砂，则防水砂层I中难以使液状的水分透过，但预计气化了的水分等气体能容易在防水砂层I中穿过，还判明当进行实际的植物栽培时保水层3希望使用利用了聚合物材料等的保水剂、或者在保水层3防止蒸发的结构。然而，根2b的周边的水分容易加快蒸发，反而能够向根2b供给植物2a的培育所需要的空气，使用防水砂层I作为培养基的效果非常好。无需担心烂根等的产生。需要说明的是，在本实验中，因容器20的内壁是玻璃而具有亲水性，因此水分能够沿着玻璃内壁表面移动，因此形成为考虑到水分不在防水砂层I与内壁间抄近路(short cut)移动的结构。图6表示用于说明本发明的所述方式的基本原理的其他实验装置。在图4的实验中，还假定水分因基于保水层3的水分的吸引作用而进行了移动的情况。但是，在实际应用中，在根2b不依赖于保水层3或未到达保水层3的期间内，需要向根2b供给水分。并且，根2b不仅是竖直向下(深度方向的向下)地伸长，尤其是根2b上存在的细根、即从根2b的表面长出被称作根须(毛细根)的、极细的毛状的突出物，根须的伸长方向可以说是所有方向。因此，图6的实验装置中，不具有保水层3，并且弄清水分移动是否能够朝向竖直向下以外的方向。将利用分隔板22而设有阶梯差的防水砂层I设在塑料容器23内，将根2b设置成分别在较高的位置表面24a与较低的位置的表面24b伸出，并且，构成为在维持阶梯差的塑料制分隔板22的下方迂回。换句话说，在较高的位置的防水砂层I的上表面24a中，滴下到根2b附近的水分21沿着根2b在防水砂层I中移动，对是否能够到达在较低的位置的防水砂层I的上表面24b进行实验。需要说明的是，阶梯差为3cm左右，根2b从较高的位置降低7cm左右后经由阶梯差之下朝较低的位置的方向上升约4cm，根2b的与防水砂层I相接的部分的全长为约15cm。其结果是，在从水分的滴下经过约15分钟后，水分略微渗入低位置的防水砂层I的上表面24b的根2b，但能够视觉确认。然后，在2小时后向低位置水分增加直至形成为水滴。在从实验开始经过6小时后，较高的位置的水分21全部消失。需要说明的是，在本实验中，因容器内壁为塑料而不具有防水性(抗水性)，因此水分可能沿着塑料容器的内壁表面移动，因此形成为考虑到水分不在防水砂层I与内壁间抄近路移动的结构。能够确认，即使不具有保水层3，并且不局限于竖直方向向下，水分也能够沿着根2b在防水砂层I中移动。此时，从水分的滴下经过约15分钟期间的沿着根2b的水分的移动的样子与所述的图5A、图5B、及图5C相同，故省略其示意图。需要说明的是，作为防水砂层1，使用利用氯硅烷系的含氟材料对平均颗粒直径约150 μ m的丰浦砂进行防水涂覆并使其基于纯水的接触角测定在约130度以上的材质，但不依赖于该种类的砂、颗粒直径、或者表面处理化合物的种类，也可得到相同的效果。需要说明的是，例如，也可以使用氯硅烷系材料或烷氧基硅烷系材料等来进行防水涂覆。需要说明的是，作为防水砂层1，仅使用在砂的表面进行了防水涂覆的防水砂，在以规定的质量比将未进行防水涂覆的砂与防水砂混合的情况下，能得到与仅使用防水砂的情况相同的效果。 例如，在改变对平均颗粒直径约150 μ m的丰浦砂进行了防水涂覆的防水砂的、向未进行防水涂覆的砂中混合的质量混合率(％)的情况下，报告有对于质量混合率为0%时为-31.8cm的水渗入压(cm)，在质量混合率为25%时是-23.7cm，在质量混合率为50%时是-13.2cm。而且，在质量混合率为75 %时是+7.0cm,在质量混合率为100 %时是+12.0cm0在普通的土壤的情况下对水进行吸收，因此水渗入压为负压，在防水砂的情况下不施加足够的压力的话不产生浸润，因此渗入压成为正压。在质量混合率至少为25%左右混合未进行防水涂覆的砂的情况下，也显示出防水性能，在质量混合率为50%混合未进行防水涂覆的砂的情况下，显示出对水进行吸收。与上述结果近似地，在质量混合率只在30 35%程度以下混合未进行防水涂覆的砂的情况下，即，在以整体的质量的约三分之一以下的质量混合未进行防水涂覆的砂的情况下，能够形成具有防水性能的防水砂层I。换句话说，作为防水砂层1，仅使用对砂的表面进行了防水涂覆的防水砂，但在以约三分之一以下的质量比混合未进行防水涂覆的砂的情况下，也能得到相同的效果。需要说明的是，该质量混合率还取决于防水涂覆材料或涂覆量、砂的颗粒直径等，因此不是恒定的。实施例1图7A表示关于使用了本发明的第一实施方式中的植物培育结构的植物的评价结果的实施例1。图7A是表示实际上使用大蒜5a作为植物2a的例并利用具有多层的保水层3的砂的结构而进行实验的结构的图。在内壁进行了防水涂覆的玻璃制的200cc量筒25内，在160 200cc之间设置由普通砂构成的保水层(第一保水层)3，在其之下的150 160cc之间设置水平的由防水砂层I构成的层(第一防水砂)，在其之下的140 150cc之间设置由普通砂构成的保水层(第二保水层)3。在其以下，比140cc靠下方直到IlOcc为止也相同地交替设置防水砂(第二防水砂)1、保水层(第三保水层)3及防水砂(第三防水砂)I的层，IlOcc以下设置全部由普通砂构成的保水层(第四保水层)3。在最上段的160 200cc的保水层(第一保水层)3放置两个确认了发根的大蒜5a，将发根了的根5b朝下，使其最前端部位于170cc线。需要说明的是，将大蒜5a埋入由普通砂构成的保水层3内的理由是，为了与实际的栽培相同以及防止当根5b伸长时大蒜5a的主体基于土壤的阻力的反作用而从土壤浮出的情况。图7B按照每个时间经过表示图7A所示的结构中的评价结果。在从实验开始经过约3日后(参照图7B的(C))，确认到设在140 150cc之间的由普通砂构成的第二保水层3因水分而发生颜色变化。根5b在无水分的第一防水砂层I之中伸长，在到达第二保水层3后，可以说给水或者最上段的第一保水层3的水分沿着根5b在第一防水砂层I之中移动。需要说明的是，容器25的内壁进行了防水涂覆，而且不存在水分沿着内壁移动的痕迹。验证直到更深的保水层3为止以多段构成的状况下的本发明的所述方式的效果，需要基于更长期间的栽培的评价。图7C表示发根起8日后的大蒜5a的根5b。然后，虽然发芽，但不给予肥料，图7A中的结构的实验在8日后结束。虽然观察到最长的根5b之中生长达到设在120 130cc之间的第三保水层3为止那样的长度的情况，但根5b实际上在防水砂层I或者含有水分且变硬的保水层3之中弯曲地生长。图7D及图7E是表示对本发明的所述方式的特征之一的“能够供给最低限度需要的水分与肥料，还能够向植物 根供给空气。”补充说明的图。图7D是现有的水补给的影像图，图7E是表示本发明的所述方式的水补给的影像图。在图7D的现有的情况下，全部的砂为普通砂26，因此水补给直到根尚未伸长到的区域或者将来也生长不到的区域，进行不必要地水分白白供给。相对于此，在图7E的本发明的所述方式的水补给的情况下，当构成为以分散在全部防水砂层I中的方式具有保水层(普通砂)3时，水补给仅形成在根2b的伸长了的范围内，并且向预测而设定的保水层3供给水分，以便形成为根据根2b的生长度而计算出的需要最小量的水分量。在图7D及图7E中，普通砂26及保水层3等中存在水分的部分被涂黑。通常，除了向根2b供给水或水性的肥料以外，还必须供给空气，但在普通砂26的情况下透水性比较好，因此大多利用使水分在砂中穿过的情况。尤其是在水培之中使用砂作为培养基的情况(也称作砂栽培)下，需要使水反复流动，在过滤后使水循环，或实施更多的低效率的方法。然而，在本发明的第一实施方式中，可知水补给仅是最低限度需要，同时向根2b的空气供给也经由防水砂层I且能够非常顺畅地实施，这点是非常大的优点。需要说明的是，大蒜5a不喜酸性土壤，因此大多在种植的场所整面散布镁石灰而进行耕种。因此，即使进行图7A的实验时，也将碳酸钙混入最上段的普通砂的第一保水层3中，但没有特别观察到对发根后的根2b的生长造成的影响。防水砂层I的防水涂覆使用氯硅烷系化合物，这是因为担心因若干的盐酸成分的残留而可能导致酸性化。需要说明的是，通过适当地组合所述各种实施方式或者变形例中的任意的实施方式或变形例，能够起到各自所具有的效果。以上，虽然基于各种实施方式及变形例对本发明进行了说明，但本发明当然不局限于所述的各种实施方式及变形例。本发明参照附图关于实施方式进行了充分地记载，但对于熟悉该技术的本领域技术人员来说，各种变形或修正是显而易见的。上述的变形或修正只要没有脱离基于请求的范围的本发明的范围，就应理解为包含在其之中。产业上的可利用性本发明的所述方式所涉及的植物培育结构及植物培育用土壤构成为，具有通过对砂进行防水涂覆而形成的防水砂和将根伸在防水砂之中而进行培育的植物，在防水砂内具有分散多个而散布(与混在一起不同)的保水层，根通过伸长而到达至少一个以上的保水层。由此，向植物的面对防水砂之外的部分供给的水分及肥料沿着根在防水砂中移动并到达保水层，由此能够与根的伸长对应地，将需要的水分及肥料储藏在保水层内，并利用该水分及肥料经由根而使植物吸收水分。其结果是，能够分别单独地与生长速度不同的各个植物对应，通过最小限度需要的水分与肥料的供给而培育植物，并且在水分与肥料不移动时从防水砂向根的周边供给空气，因此有效用作植物培育结构及植物培育用土壤。本发明所涉及的植物培育结构及植物培育用土壤能够对根发育的任意植物供给最低限度需要的水分与肥料，还能够向植物的根供给`空气。
权利要求
1.一种植物培育结构，其中，具备: 防水砂层，其由对砂的表面进行了防水涂覆的防水砂构成； 多个保水层，其以散布在所述防水砂层的深度方向上的方式配置在所述防水砂层的内部，并且能够保持水分；和 植物，其在所述防水砂层内具有根，所述根以将所述多个保水层之间连结的方式与所述保水层接触。
2.根据权利要求1所述的植物培育结构，其中， 在所述多个保水层中与所述植物的所述根接触着的所述保水层保持有从所述防水砂层的外部向所述植物供给并顺着所述植物的所述根移动的水分。
3.根据权利要求1或2所述的植物培育结构，其中， 在所述保水层含有成为肥料的成分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的植物培育结构，其中， 在所述保水层的所述水分中含有成为肥料的成分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的植物培育结构，其中， 所述保水层由未进行防水涂覆的砂构成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的植物培育结构，其中， 各个所述保水层形成为在所述深度方向上向下凸的圆弧状。`
7.根据权利要求1至5中任一项所述的植物培育结构，其中， 所述保水层形成为在所述深度方向上散布的层状。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的植物培育结构，其中， 在所述防水砂层的表面的种植所述植物的部分具有水分供给用的凹部。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的植物培育结构，其中， 所述防水砂层的构成中除了对所述砂的表面进行了防水涂覆的所述防水砂之外，还混合了未进行防水涂覆的砂。
10.一种植物培育用土壤，其中，具有: 防水砂层，其由对砂的表面进行了防水涂覆的防水砂构成； 多个保水层，其以散布在所述防水砂层的深度方向上的方式配置在所述防水砂层的内部，并且能够保持水分， 所述防水砂层内的植物的根以将所述多个保水层之间连结的方式延伸而与所述保水层接触，将从所述防水砂层的外部向所述植物供给并顺着所述植物的所述根移动的水分由所述保水层保持。
11.根据权利要求10所述的植物培育用土壤，其中， 所述防水砂层的构成中除了对所述砂的表面进行了防水涂覆的所述防水砂之外，还混合未进行防水涂覆的砂。
全文摘要
本发明提供一种植物培育结构及植物培育用土壤，具有通过对砂进行防水涂覆而形成的防水砂(1)和将根(2b)伸到防水砂之中而进行培育的植物(2a)，在防水砂内具有以分散多个的方式散布的保水层(3)，根通过伸长而到达至少一个以上的保水层。
文档编号A01G7/00GK103228126SQ20128000382
公开日2013年7月31日 申请日期2012年5月23日 优先权日2011年6月1日
发明者长光左千男 申请人:松下电器产业株式会社