JPH0856509A - 植物類栽培用膜、装置、それを用いた植物類の栽培方法および栽培した植物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 水が透過する半透膜であることを特徴とする
植物類栽培用膜。 【効果】 かん水管理を簡素化（水を容器に入れるだ
け）できる、観賞期間を延長できる、植物体の根部のカ
ビ、菌の繁殖を防ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、植物類の栽培用の膜、
装置、これを用いた植物類の栽培方法およびこれらの
膜、装置栽培方法によって栽培した植物類に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、植物類の栽培法には土およびその
他の培地に植物類を定植または仮植する方法（いわゆる
土耕法）、および定植または仮植の媒体を用いないで直
接水中もしくは空気中に植物類の根部を置く方法（いわ
ゆる水耕法）があった。

【０００３】土耕法は、植物類が地上に生植する際の一
般的な形態を活用した方法であり、植物類は土中に存在
する各種栄養分や水分を吸収して生育することができ
る。しかしながら、土耕法による植物類の栽培では栽培
に必要となる土の量が多く、例えば鉢植えとした場合も
重量が大きくなり持ち運びが重労働で、植物体の取り扱
いが困難であるなどの問題があった。さらに、植物類は
室内などの光の少ない条件では長期間生存させることの
できるものが少なく、屋内観賞用として使えるものが少
なかった。また、微生物や土壌鉱物などの干渉による土
のブラックボックス化により、肥料などの栄養分や水分
の供給、管理が間接的になるなどの植物の栽培管理上の
問題もあった。

【０００４】一方、水耕法は培養液により、植物の根に
直接養水分を供給できる栽培法である。しかし、水耕法
では必要な水（培養液）以外に、培地として大量の水が
根圏に必要である。また、循環装置や、酸素供給装置な
ど多くの付属設備が必要で移動やメンテナンスなど取り
扱いが困難であった。栽培管理上も制約が多く、水分管
理は根の全面に培養液が触れていることから事実上でき
ず、培養液に不必要なイオン、有機物などが混入すると
根にストレスがかかることなどから養分管理も限られた
範囲でしかできなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、取り扱いが
簡単で安価であり、根圏環境制御をすることにより植物
類の生育を管理でき、しかも従来法と同程度の期間で同
程度以上に生育させることができ、しかも従来法よりも
屋内など悪条件で植物類を長期生存させることができる
栽培用の膜、装置およびこれを用いた植物の栽培方法、
栽培した植物類を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を有
する。すなわち 「（１） 水が透過する半透膜であることを特徴とする
植物類栽培用膜。

【０００７】（２） 半透膜の片面の周辺に液体の侵入
を阻止する手段および／または膜の反対側に液体を保持
あるいは吸収、供給する手段を設けたことを特徴とする
植物類の栽培装置。

【０００８】（３） 半透膜に植物類を定植または仮植
することを特徴とする植物類の栽培方法。

【０００９】（４） 半透膜の少なくとも片面に定植ま
たは仮植したことを特徴とする植物類。」 である。

【００１０】先ず、植物類栽培用膜について説明する。
本発明において半透膜とは水溶液中の水及びある特定の
物質を透過し、それ以外の物質を透過しにくい性質の膜
であり、ある特定の物質とは低分子量の有機物や１価あ
るいは２価のイオン類である。本発明においては植物の
生育、生存が目的であり、このため、少なくとも植物が
生育可能なある物理条件で植物類の生育に必要な栄養分
を透過し、他の高分子量物質を透過しないことが重要で
ある。ここで、栄養分とは硝酸アンモニウム、硝酸カ
リ、硫酸アンモニウム、硫酸カリなどの窒素（Ｎ）、カ
リウム（Ｋ）、イオウ（Ｓ）、リン（Ｐ）、炭素
（Ｃ）、水素（Ｈ）および酸素（Ｏ）などの植物の生育
に必須の元素あるいはこれらを含む原子団のイオンを放
出する化合物とこれらの元素を含みかつ供給溶媒に可溶
性の物質を放出する化合物、およびビタミン、ホルモン
などの必須ではないが植物の生育を制御する物質のこと
である。

【００１１】このような半透膜としては高分子量物、懸
濁物質を透過しないで水と栄養分を透過する膜であれば
いずれでも使用することができるが、例えば一般の逆浸
透膜、限外濾過膜、精密濾過膜などが挙げられる。この
うち、逆浸透膜が最も好ましく、次いで、限外濾過膜で
ある。

【００１２】ここで精密濾過膜とは平均孔径が０．０３
〜０．０５μｍ以上の多孔性の膜であり、溶液中の不溶
の微粒子、懸濁物質と溶媒を分離することができる膜で
ある。精密濾過膜の素材にはビニルポリマー、ポリアミ
ド、ポリエステルなどの汎用ポリマー、ポリイミド、ポ
リスルホン、ポリエーテル−エーテルケトン、ポリフェ
ニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルホンな
どのエンジニアリングプラスチック、さらにテフロンな
どのフッ素系ポリマーも使用することができる。その膜
の構造は膜表面では前述の平均孔径０．０３〜０．０５
μｍ以上の孔のあいたもので、断面では孔が表面から裏
面に貫通した構造、表面からもう一方の面に向かって徐
々に大きな空隙が存在する非対称の構造をとることがで
きる。また、精密濾過膜は膜素材ポリマーに添加物を混
合してフィルム等に成形した後、添加物を抜出して多孔
構造を作る方法、膜素材ポリマーの溶液をフィルム状な
どにして相分離凝固させて多孔構造を作る方法あるいは
ポリマーのフィルムに電子線、中性子線等のエネルギー
線を照射して多孔構造を作る方法などで製膜できる。

【００１３】限外濾過膜とは平均孔径が０．０３〜０．
０５μｍ以下で分画分子量が数千以上の多孔膜である。
限外濾過膜は溶液中の高分子量物質と低分子量物質、溶
媒を分離することができる。限外濾過膜の素材にもビニ
ルポリマー、ポリアミド、ポリエステルなどの汎用ポリ
マー、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテル−エー
テルケトン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリ
フェニレンスルホンなどのエンジニアリングプラスチッ
クを使用することができる。その膜の構造は膜表面では
精密濾過膜よりも小さな平均孔径（数ｎｍ〜０．０５μ
ｍ）の孔のあいたもので、断面では表面からもう一方の
面に向かって徐々に大きな空隙が存在する非対称の構造
をっている。また、精密濾過膜は膜素材ポリマーに添加
物を混合してフィルムあるいは中空糸状に成形した後、
添加物を抜出して多孔構造を作る方法、膜素材ポリマー
の溶液をフィルム状などにして相分離凝固させて多孔構
造を作る方法などで製膜できる。

【００１４】逆浸透膜とは、限外濾過膜よりもさらに平
均孔径の小さな膜で、分画分子量としては数千以下であ
る。その素材には酢酸セルロース系ポリマー、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの
高分子素材がよく使用されている。またその膜構造は膜
の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あ
るいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔
を有する非対称膜、非対称膜の緻密層の上に別の素材で
形成された非常に薄い活性層を有する複合膜がある。代
表的な逆浸透膜としては、例えば酢酸セルロース系やポ
リアミド系の非対称膜およびポリアミド系、ポリ尿素系
の活性層を有する複合膜などがあげられる。これらのな
かでも、酢酸セルロース系の非対称膜が好ましく、ポリ
アミド系の複合膜がさらに好ましい。

【００１５】逆浸透膜として、たとえば、東レ株式会社
製ＵＴＣ−６０のようなポリアミド系膜の場合では、塩
排除率は、２０〜９９．９％が好ましく、より好ましく
は、３０〜９９．５％、さらに好ましくは、４０〜９５
％（条件はいずれも、５００ｐｐｍ食塩水溶液を用い
て、温度２５℃、ｐＨ６．５、圧力３４０ＫＰａであ
る）である。このような膜は、硝酸アンモニウム、硝酸
カリ、硫酸アンモニウム、硫酸カリ等の栄養分や、ビタ
ミン、ホルモン等の植物の成育に影響を与える物質の透
過性が比較的高く、ポリエチレングリコールなどの高分
子物質は透過しにくい。塩排除率が低すぎると栄養分以
外の物質の透過性が大きく植物が育ちにくい。また、塩
排除率が高すぎると必要な栄養分が透過しにくく、これ
も植物が成育しにくい。

【００１６】なお、これらの半透膜は、長時間水または
水溶液に浸漬した状態におかれるので、水や熱水などに
容易に溶解したり、腐敗しやすい材質は不適である。ま
た、乾燥時あるいは湿潤時の強度が極端に低いものも好
ましくなく、水分により極端に膨潤する材料も好ましく
ない。

【００１７】これらの半透膜は織布、不織布などの基材
で補強されていてもかまわない。

【００１８】また、本発明において定植とは一旦ほかの
培地で生育した植物類を植え変えて定着させることであ
り、仮植とは後に他の培地に植え変えるために一旦植物
類を植えることである。植物類の膜面への定植あるいは
仮植は膜の半透性の層、あるいはその反対側の多孔質の
層、補強材のいづれに行なっても本発明の効果が得られ
る。

【００１９】次に植物類の栽培装置について説明する。
植物の栽培装置は、前述の植物類栽培用膜を使用し、培
養液から水及び栄養分を膜を通してのみ植物に供給する
ことが重要であり、そのための装置である。ここで、栽
培装置とは植物栽培用膜、および液体が膜を通らずに植
物体側へ侵入することを阻止する手段から少なくとも成
る装置、あるいは植物栽培用膜と膜の植物体と反対側に
液体を保持、あるいは吸収、供給する手段を少なくとも
設けてなる装置であり、植物栽培用膜に液体が膜を通ら
ずに植物体側へ侵入することを阻止する手段と膜の植物
体と反対側に液体を保持、あるいは吸収、供給する手段
の両方を設けていてもよい。培養液から水及び栄養分を
膜を通してのみ植物に供給する手段、すなわち液体が膜
を通らずに植物体側へ侵入することを阻止する手段とし
て、半透膜の植物類を定植あるいは仮植する側に堰、板
状物、フィルムあるいは突起を取付ける方法がある。具
体的手段としては例えば円筒、多角形の筒の片側に植物
栽培用膜を膜の片面で張り付ける方法や、同じく植物栽
培用膜の片面に中心の開いた板状物、Ｏリングを取付け
る方法、膜の周辺にフィルムを張り付けて植物体をフィ
ルムで包む方法あるいは樹脂、ゴム状物などを膜面に堰
または突起状に取付ける方法がある。これら円筒、多角
形の筒、板状物、Ｏリング、堰、突起物の素材は培養液
を透過しないもので、膜と接着性の良好なものであれば
樹脂、金属、無機物のいずれでもよいが、取り扱いのし
やすさ、接着あるいは融着の容易さ、装置全体の取り扱
いの容易さから樹脂製の筒が好ましい。また、膜の半透
性の層の反対側の面にこれら液体が膜を通らずに植物体
側へ侵入することを阻止する手段を設ける場合には、膜
の支持層あるいは基材を通して半透性の層を透過しない
で植物に液体が供給されることを防ぐことが必要であ
る。このための方法としては、例えば膜の周辺部、ある
いは該液体が膜を通らずに植物体側へ侵入することを阻
止する手段を設けた膜の支持層および基材部分を融着し
たり樹脂を含浸する方法がある。

【００２０】さらに、植物栽培用膜の植物と反対側に設
ける液体を保持、あるいは吸収、供給する手段として
は、吸水性のあるスポンジなどの多孔質物質、布、不織
布、綿、濾紙などを膜面に積層あるいは張り付ける方法
がある。これらの積層方法は、前述のスポンジ、布など
の上に植物栽培用膜を乗せる方法や接着剤などを用いて
培養液の透過を阻害しない程度に膜面に張り付ける方法
がある。また、一般の吸水性ポリマーを膜面にコーティ
ングしてもかまわない。スポンジなどの上に乗せたりし
てそれだけで膜の植物体側に培養液がまわりこまない場
合には、前述の植物類を定植あるいは仮植する側の堰、
板状物、フィルムあるいは突起は設けなくてもよい。た
だし、植物体を膜の半透性の層側に定植あるいは仮植し
た場合には、膜の周辺部から膜の支持層あるいは基材部
分を通して液体が膜の植物体側に回り込むことを防ぐこ
とが必要である。このための方法としては、例えば膜の
周辺部の支持層および基材部分を融着したり樹脂を含浸
する方法がある。

【００２１】これらの植物栽培用膜、植物栽培装置を用
いた植物の栽培方法において、半透膜の片面に植物類を
定植あるいは仮植し、膜を通して水及び栄養分を供給す
ることが特徴である。さらに本発明には半透膜を通して
植物類の生育に影響を及ぼす物質を供給することも含ま
れる。また、栄養分とは前述の硝酸アンモニウム、硝酸
カリ、硫酸アンモニウム、硫酸カリなどである。これら
の栄養分は通常水溶液にして培養液を作製し、膜を通し
て供給するが、水等の溶媒への溶解性の低い物質や、膜
の透過性の低いリンの化合物などは培養液からは膜を通
して充分に植物体に供給できないので半透膜の植物体側
に定置することが好ましい。さらに、膜の透過性の高い
物質でも培養液と分けて栄養分を膜面に置くことによっ
て、培養液自身の栄養分は不完全となりその結果培養液
の腐敗を防ぐこともできる。この際に、膜面に定置する
物質が水への溶解性が高い場合には、膜の植物側で定置
した物質の濃度が極端に上がりすぎるので、膜面に定置
する物質は水への溶解度が低いことが好ましい。また、
本発明の方法では栄養分以外に他の有機物を溶解してい
てもかまわない。

【００２２】最後に半透膜に定植あるいは仮植した植物
類について説明する。本発明の植物類は根を半透膜に付
けたことを特徴とする。半透膜は前述の植物栽培用膜で
あり、植物類は該膜と一体化している。本発明の植物は
植物の種類、植物栽培用膜の種類にはよらない。

【００２３】

【実施例】以下に実施例によって本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定
されるものではない。 参考例 コリウスの苗を購入後、頂芽を摘芯し腋芽を伸長させま
さ土に挿しミスト室で発根させた。 実施例１ 塩化ビニル管を輪切りにし、一方の開口部に東レ製逆浸
透膜ＵＴＣ−６０膜（膜の半透性の層の面の側）を張り
付け、栽培装置とした。この栽培装置の内側に参考例で
得た植物体と熔成燐酸を入れ、底面から硝酸アンモニウ
ム：硝酸カリ：硫酸カリの４：４：１重量比混合物を用
いて電気電導度が１．２ｄＳ／ｍになるように調製した
水溶液（培養液）を供給し、約３０日程度屋外で育成し
た。

【００２４】培養液をイオン交換水に変え、４株を室内
に搬入したところ、図５に示すように３ヵ月後もすべて
の株が観賞価値を保っていた。また図１に示すように重
量増加もなかった。 比較例１ 参考例で得た植物体をプラスチックポットにロックウー
ルで定植しチッソ旭株式会社製ロング７０を株あたり１
５ｇ施用した。

【００２５】実施例と同じく約３０日間屋外で育成した
ところ、草丈、草冠径は実施例１の室内搬入前の植物体
とほぼ同じであった。これらの４株を室内に搬入した。
１５日後図６に示すとおり茎が伸び観賞価値がなくなっ
た。また２株が１ヵ月以内に、残りの２株も２ヵ月で枯
死した。 実施例２ 実施例１と同じようにして参考例で得られた植物体を膜
面に定植し、屋外で約３０日程度育成した。培養液を１
０％ＰＥＧ−６０００水溶液に変え、室内に搬入したと
ころ図７に示すとおり１ヵ月後でも全く茎は伸びず葉の
退色が押さえられた。

【００２６】

【発明の効果】本発明の方法、装置およびこれに使用す
る膜によって、植物類の栽培に土などの培地が不要で、
例えば鉢を計量かつ小型化できるなど取り扱いが容易に
なる。また、植物体が水に直接触れないのでかん水管理
を簡素化（水を容器に入れるだけ）できる、観賞期間を
延長できる、植物体の根部のカビ、菌の繁殖を防ぐこと
ができるなど多くの利点を得ることができる。さらに、
本発明の方法、装置およびこれに使用する膜は、非破壊
で植物体重を測定できる、溶質に触れさせずに浸透ポテ
ンシャルを植物類にかけることができる、低照度で植物
体の生存が可能である、培養液の腐敗を防ぐことができ
る等多くの面に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の室内搬入後の重量の相対変化を示
すグラフである。

【図２】 植物類の栽培装置の一例を示す。

【図３】 図２の装置を用いた植物類定植のための培養
液底面供給装置の一例を示す。

【図４】 図２の植物類の栽培装置の使用例を示す。

【図５】 実施例１の植物体の形態の写真

【図６】 比較例１の植物体の形態の写真

【図７】 実施例２の植物体の形態の写真

【符号の説明】

１：植物体 ２：植物類栽培用の膜 ３：液体の侵入を阻止する手段 ４：図２に示した植物類の栽培装置 ５：培養液供給用マット ６：水槽 ７：培養液 ８：水槽中の培養液の水位安定器 ９：液体を保持あるいは吸収、供給する手段 １０：容器 １１：水

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水が透過する半透膜であることを特徴と
   する植物類栽培用膜。
2. 【請求項２】 半透膜が逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾
   過膜であることを特徴とする請求項１記載の植物類栽培
   用膜。
3. 【請求項３】 半透膜が５００ｐｐｍの食塩水に対して
   ２５℃、ｐＨ６．５、圧力３４０ＫＰａの条件での塩排
   除率が２０〜９９．９％である半透膜であることを特徴
   とする請求項１記載の植物類栽培用膜。
4. 【請求項４】 半透膜がポリアミド系逆浸透膜、セルロ
   ース系逆浸透膜であることを特徴とする請求項１記載の
   植物類栽培用膜。
5. 【請求項５】 半透膜の片面の周辺に液体の侵入を阻止
   する手段および／または膜の反対側に液体を保持あるい
   は吸収、供給する手段を設けたことを特徴とする植物類
   の栽培装置。
6. 【請求項６】 液体の侵入を阻止する手段が樹脂、金
   属、無機物の堰、板状物、フィルム状物、突起を膜面に
   接着あるいは融着したものであることを特徴とする請求
   項５記載の植物類の栽培装置。
7. 【請求項７】 液体を保持あるいは吸収、供給する手段
   が布、不織布、綿、紙、多孔質の有機物あるいは無機
   物、吸水性高分子を膜面に積層したものであることを特
   徴とする請求項５記載の植物類の栽培装置。
8. 【請求項８】 半透膜が逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾
   過膜であることを特徴とする請求項５記載の植物類の栽
   培装置。
9. 【請求項９】 半透膜が５００ｐｐｍの食塩水に対して
   ２５℃、ｐＨ６．５、圧力３４０ＫＰａの条件での塩排
   除率が２０〜９９．９％である半透膜であることを特徴
   とする請求項５記載の植物類の栽培装置。
10. 【請求項１０】 半透膜がポリアミド系逆浸透膜、セル
    ロース系逆浸透膜であることを特徴とする請求項５記載
    の植物類の栽培装置。
11. 【請求項１１】 半透膜に植物類を定植または仮植する
    ことを特徴とする植物類の栽培方法。
12. 【請求項１２】 半透膜を通して水、栄養分および植物
    類の生育に影響を及ぼす物質を供給することを特徴とす
    る請求項１２記載の植物類の栽培方法。
13. 【請求項１３】 半透膜が５００ｐｐｍの食塩水に対し
    て２５℃、ｐＨ６．５、圧力３４０ＫＰａの条件での塩
    排除率が２０〜９９．９％である半透膜であることを特
    徴とする請求項１１記載の植物類の栽培方法。
14. 【請求項１４】 半透膜が逆浸透膜、限外濾過膜、精密
    濾過膜であることを特徴とする請求項１１記載の植物類
    の栽培方法。
15. 【請求項１５】 半透膜がポリアミド系逆浸透膜、セル
    ロース系逆浸透膜であることを特徴とする請求項１１記
    載の植物類の栽培方法。
16. 【請求項１６】 半透膜の植物類の側に、溶解度の低い
    物質を定置する、あるいは半透膜を通して供給する溶媒
    に対する溶解度の高い物質を該溶媒に混入することによ
    り、植物に水、栄養分および目的とする物理的環境を供
    することを特徴とする請求項１１記載の植物類の栽培方
    法。
17. 【請求項１７】 半透膜の少なくとも片面に定植または
    仮植したことを特徴とする植物類。
18. 【請求項１８】 半透膜が逆浸透膜、限外濾過膜、精密
    濾過膜であることを特徴とする請求項１７記載の植物
    類。
19. 【請求項１９】 半透膜が合成高分子系逆浸透膜、半合
    成高分子系逆浸透膜であることを特徴とする請求項１７
    記載の植物類。
20. 【請求項２０】 半透膜が５００ｐｐｍの食塩水に対し
    て２５℃、ｐＨ６．５、圧力３４０ＫＰａの条件での塩
    排除率が２０〜９９．９％である半透膜であることを特
    徴とする請求項１７記載の植物類。
21. 【請求項２１】 半透膜がポリアミド系逆浸透膜、セル
    ロース系逆浸透膜であることを特徴とする請求項１７記
    載の植物類。