植物栽培培养介质和使用其的植物栽培装置和植物栽培方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及植物栽培介质和包括该植物栽培介质的植物栽培装置和方法，所述植 物栽培介质可W代替传统±壤和岩棉用于栽培各种作物，如蔬菜、水果、谷物等，包括开花 植物和根用蔬菜。
【背景技术】
[0002] 不使用±壤栽培作物的水栽法没有来自连作的损害，不受±壤病害和生长条件影 响，并有利于栽培环境的控制和营养素与水的管理。水栽法还实现自动化和劳力节省，并且 因此作为提供高作物清洁度和肥效的栽培方法引起关注。
[0003] 浸泡在水中的用于水栽法的固体介质需要具有一定程度的耐水性并具有透水性、 保水能力、透气性、强度等。例如，通过将成型为纤维的天然石材(主要是玄武岩)捆扎而得 的岩棉传统上已知是用于水栽法的固体介质。
[0004] 在水栽法中，由于根部固定在固体介质内，可能需要用新鲜固体介质更换该固体 介质。但是，使用岩棉作为固体介质的不利之处在于再循环困难。此外，由于岩棉是无机物 质，没有处置用过的岩棉的有效方法。目前采用的处置用过的岩棉的方法包括将用过的岩 棉作为工业废物丢弃的方法，和将用过的岩棉少量準到稻田中的方法。但是，使用运些方法 处置用过的岩棉是有限的。此外，由于岩棉具有过大保水量并含有大量水，根用蔬菜不能变 大，并且因此难W栽培。因此，需要保持植物栽培介质中所需的物理性质，如耐水性、透水 性、保水能力、透气性、强度等，物理化学稳定并且能使作物充分生长并且环境危害较低的 介质。
[000引日本专利公开8-28028UPTD 1)公开了含有聚乙締醇的植物栽培介质。PTD 1描述 了，例如，使用具有98摩尔%或更高的皂化度的完全皂化的聚乙締醇树脂作为木炭粉的粘合 剂。PTD 1还描述了运样的具有98摩尔%或更高的皂化度的完全皂化的聚乙締醇树脂尽管亲 水，但不易溶于水，并在其用作木炭粉的粘合剂时，获得在木炭粉粒子表面上具有改进的水 可湿性并且在浸泡在水中时不容易巧塌的介质。但是，即使使用具有98摩尔%或更高的皂化 度的完全皂化的聚乙締醇树脂，但其仍是水溶性聚合物，并且因此，PTD 1中描述的介质的 长期使用造成聚乙締醇树脂的逐渐洗脱，W使作物的长期生长困难。
[0006] 日本专利公开2-109920(PTD 2)也描述了使用颗粒或碎屑形式的多孔材料作为介 质的水栽法，其中考虑到其保持吸水性和吸湿性的能力，该多孔材料优选由聚乙締醇作为 原材料制成。但是，如上所述，由于聚乙締醇是水溶性聚合物，其在湿条件下具有差的长期 稳定性。由于其难W保持该介质的形状，聚乙締醇因此对于作物的长期生长缺乏实用性。
[0007] 日本专利公开6-98627(PTD 3)公开了含有吸水凝胶的芳香人工介质，所述吸水凝 胶通过将水和香料并入吸收性材料中获得。PTD 3描述了乙締-乙締醇共聚物可用作该吸收 性材料。乙締-乙締醇共聚物的使用可防止与上述聚乙締醇相似的逐渐洗脱。
[000引申请人在WO 2012/108374(PTD 4)中提出含有乙締-乙締醇共聚物碎屑的植物栽 培介质。PTD 4中描述的运种植物栽培介质可用作能使作物充分生长的植物栽培介质，再循 环能力优异并可重复使用，在使用后容易通过焚化等丢弃并且环境危害较低。
[0009] 引用列表 专利文献 PTD 1:日本专利公开8-280281 PTD 2:日本专利公开2-109920 PTD 3:日本专利公开6-98627 PTD 4:W0 2012/108374。
[0010] 发明概述 技术问题 但是，关于含热塑性树脂的植物栽培介质，没有充分的发现。本发明人发现一个问题， 热塑性树脂的抑变化改变向使用该植物栽培介质栽培的植物供应的水的抑，运影响植物的 生长条件。
[0011] 为解决上述问题作出本发明，且本发明的一个目的是提供无论植物类型如何都能 使植物有效生长的植物栽培介质和包括该植物栽培介质的植物栽培装置和方法。
[0012] 问题的解决方案 本发明人关注该植物栽培介质中所用的热塑性树脂的pH变化并发现，通过将抑规定在 特定范围内，可W提供无论植物类型如何都能使植物生长的植物栽培介质，由此完成本发 明。本发明如下概述。
[0013] 根据本发明的植物栽培介质是包含含有乙締单元和丙締单元的至少一种的热塑 性树脂的植物栽培介质，通过用50毫升95°C的离子交换水处理10克热塑性树脂4小时而得 的提取物具有不小于4和不大于9的在25 °C下的pH。
[0014] 在根据本发明的植物栽培介质中，优选使用含热塑性树脂的碎屑。
[0015] 在根据本发明的植物栽培介质中，该热塑性树脂优选是在其总结构单元中含有20 摩尔%或更多的乙締单元和丙締单元的至少一种的締控共聚物。
[0016] 在根据本发明的植物栽培介质中，该热塑性树脂优选含有乙締-乙締醇共聚物。
[0017] 在根据本发明的植物栽培介质中，该碎屑在形状上为柱形、扁平形或薄片形，并在 柱形碎屑的侧面上、在扁平形碎屑的取较短边方向为中屯、轴的圆周方向上的曲面上或在薄 片形碎屑的主面上具有0.05 Mi或更大的如根据JIS B 0601测量的算术平均粗糖度(Ra)。
[0018] 在根据本发明的植物栽培介质中，算术平均粗糖度为0.05 Mi至10 Ml。
[0019] 在根据本发明的植物栽培介质中，该植物栽培介质优选具有相对于100毫升体积 计不小于5克和不大于50克的保水量。
[0020 ]本发明还提供包括上述根据本发明的植物栽培介质的植物栽培装置。
[0021 ]本发明还提供包括上述根据本发明的植物栽培介质的植物栽培方法。
[0022] 本发明的有利效果 根据本发明，如下述实施例和对比例中证实的，在各种作物，如蔬菜、水果、谷物等，包 括开花植物和根用蔬菜的栽培中，运些作物可W W高效率充分生长。此外，根据本发明，可 W提供再循环能力优异并可重复使用，在使用后容易通过焚化等丢弃并且环境危害较低的 植物栽培介质。
[0023] 附图简述 图1(a)至(C)是各自图示说明根据本发明的植物栽培介质中所用的碎屑的形状的示意 图，其中图1(a)图示说明柱形，图1(b)图示说明扁平形，且图I(C)图示说明薄片形。
[0024] 图2是示意性图示说明在本发明的一个优选实施方案中的植物栽培装置1的图。
[0025] 实施方案的描述 根据本发明的植物栽培介质包含含有乙締单元和丙締单元的至少一种的热塑性树脂。 根据本发明的植物栽培介质的形式不受限制，只要其包含运种热塑性树脂。该植物栽培介 质可W是许多热塑性树脂碎屑的床的形式或包含热塑性树脂的无纺织物的形式。但是，考 虑到植物生长效率，优选使用热塑性树脂碎屑。
[0026] 在根据本发明的植物栽培介质中，通过用50毫升95°C的离子交换水揽拌和提取10 克热塑性树脂4小时而得的提取物具有不小于4和不大于9的在25°C下的pH。抑下限优选为 4.3，更优选4.5，且还更优选4.7。抑上限优选为8.8，更优选8.5，且还更优选7.5。本文所用 的术语"离子交换水"是指使用阳离子交换树脂(其用氨离子替换原水中所含的阳离子)和 阴离子交换树脂(其用氨氧根离子替换原水中所含的阴离子)除去离子的纯净水。如果提取 物的抑小于4,则在植物中可能出现根腐，并且如果pH超过8,则可能损害植物根的伸长。下 面在实施例中将描述测量抑的特定方法。
[0027] 当上述热塑性树脂碎屑用作植物栽培介质时，其堆密度的下限优选为0.1克/立方 厘米，且更优选0.2克/立方厘米。其堆密度的上限优选为1.1克/立方厘米，且更优选0.9克/ 立方厘米。如果该碎屑的堆密度小于0.1克/立方厘米，则根用蔬菜的根不容易增大，且如果 该碎屑的堆密度超过1.1克/立方厘米，则倾向于损害植物根的伸长。下面在实施例中将描 述测量碎屑的堆密度的特定方法。
[0028] 尽管根据本发明的热塑性树脂可W是含有乙締单元和丙締单元的至少一种的任 何热塑性树脂，但也可W是均聚物，如聚乙締(PE)、聚丙締(PP)等，该热塑性树脂优选是在 其总结构单元中含有20摩尔％或更多（更优选20至60摩尔％，且还更优选22至58摩尔％)的乙 締单元和丙締单元的至少一种的締控共聚物。当该締控共聚物含有20摩尔％或更多的乙締 单元和丙締单元的至少一种时，获得在湿条件下优异的长期稳定性，并可W在种植作物中 长期保持该介质的形状。如果乙締含量落入上文规定的范围W下，则所得植物栽培介质将 具有差的耐久性，且该乙締-乙締醇共聚物在长时间连续使用时可能洗脱。如果乙締含量落 入上文规定的范围W上，则所得植物栽培介质可能具有降低的亲水性或强度。
[0029] 含有乙締单元和丙締单元的至少一种的热塑性树脂的实例可包括聚乙締、聚丙 締、乙締-丙締共聚物、乙締-乙締醇共聚物、乙締和具有4个或更多个碳原子的a-締控的共 聚物、乙締-乙締醋共聚物、乙締-丙締酸醋共聚物和通过用不饱和簇酸改性上述任一种或 通过用其衍生物接枝改性上述任一种或通过用马来酸酢改性上述任一种而得的那些。在上 述运些中，乙締-乙締醇共聚物是优选的。
[0030] 根据本发明的碎屑可W仅由乙締-乙締醇共聚物制成，或可W与其它一种或多种 树脂组分，例如各种聚締控(聚乙締、聚丙締、聚-1-下締、聚4-甲基-1-戊締、乙締-丙締共聚 物、乙締和具有4个或更多个碳原子的a-締控的共聚物、乙締-乙締醋共聚物、乙締-丙締酸 醋共聚物和通过用不饱和簇酸改性上述任一种或通过用其衍生物接枝改性上述任一种或 通过用马来酸酢改性上述任一种而得的聚締控等）、各种尼龙(尼龙-6、尼龙-66、尼龙-6/66 共聚物等）、聚氯乙締、聚偏二氯乙締、聚醋、聚苯乙締、聚丙締腊、聚氨醋、聚缩醒、改性聚乙 締醇等形成组合物。基于乙締-乙締醇共聚物和其它一种或多种树脂组分的总质量计，乙 締-乙締醇共聚物的含量优选为3质量%或更高，更优选5质量%或更高，且还更优选10质量％ 或更高，因为所得植物栽培介质将具有改进的保水量。
[0031] 在根据本发明的碎屑中，上述其它一种或多种树脂组分的表面可W被乙締-乙締 醇共聚物涂布。该乙締-乙締醇共聚物的涂层厚度优选为0.1微米或更大，更优选0.3微米或 更大，且还更优选0.5微米或更大。如果该乙締-乙締醇共聚物的涂层厚度小于