技术领域
本发明涉及一种可在植物工厂等中利用的人工土壤培养基。
背景技术
近年来，在控制生长条件的环境下栽培蔬菜等植物的植物工厂增 加。迄今为止的植物工厂以莴苣等叶菜类蔬菜的水耕栽培为中心，但 在最近，关于不适于水耕栽培的根菜类也有尝试在植物工厂栽培的动 向。
在根菜类等栽培中，需要对应作物的成长阶段改变养分的种类及 施肥量，并对应各个作物的施肥时期，直到作物的收获为止，分数次 进行基肥、追肥等施肥。因此，要求用于在植物工厂栽培根菜类等的 人工土壤具备与天然土壤相同的基本性能，并且将施肥次数等减少等 用天然土壤难以实现的独特的功能。
作为与迄今为止开发的人工土壤相关的技术，有通过含有生物分 解性粉体的被膜包覆肥料粒子的包覆粒状肥料(例如，参照专利文献 1)。专利文献1的包覆粒状肥料由于被膜在土壤中缓慢分解，因此能 够调整养分的溶出模式。
另外，还有用含有萜烯树脂和热可挠性树脂的被膜包覆的包覆粒 状肥料(例如，参照专利文献2)。专利文献2的包覆粒状肥料通过使 用萜烯树脂及热可挠性树脂作为被膜提高肥料的力学强度，并且抑制 养分的初期的溶出。
另外，还有含有肥料依赖于温度溶出的两种包覆粒状肥料的肥料 组合物(例如，参照专利文献3)。专利文献3的肥料组合物即使在存 在温度差异的栽培环境，也能够适时、适量地供给养分。
现有技术文献：
专利文献
专利文献1:特开平6-144981号公报
专利文献2:特开平11-60369号公报
专利文献3:特开2009-234811号公报
发明内容
发明要解决的课题
在开发人工土壤时，在达到与天然土壤相同的植物培养能力的同 时，例如，需要能够对栽培对象植物适当地供给养分和水分的控制功 能。特别是，养分供给量的控制功能对于实现减少对植物的施肥次数、 栽培生产率高的作物、根据植物的种类进行最适的栽培计划很重要。 如果能够通过在植物所需的时期以所需的量将养分从人工土壤释放到 外部的方式控制养分的释放特性，则能够实现具有天然土壤没有的独 特的功能的、付加价值高的人工土壤。
但是，专利文献1及专利文献2的与人工土壤有关的技术均是用 肥料粒状体单位进行设计，混合到土壤中使用。仅仅通过微细的肥料 粒状体单位的改良难以实现大幅度的功能改变或改良，提高养分的释 放特性。例如，如专利文献1和专利文献2所述，通过在一个肥料粒 状体上包覆不同种类的被膜，即使肥料粒状体单体中在养分释放特性 方面存在程度差异，在将肥料粒状体混合到土壤中的情况下，由于肥 料粒状体的特性被平均化，因此作为肥料粒状体单体的功能的差异也 难以在土壤整体上表现出来，从而未必能够发挥如设计所述的功能。
另外，专利文献3中，将肥料依赖于温度而溶出的多种肥料粒状 体组合，从而构成肥料组合物，就植物所必需的养分而言，由于植物 的种类和在成长阶段中的种类及施肥量不同，因此常常难以最适地进 行养分供给，改善的空间大。
本发明鉴于上述问题点而做出，其目的在于，提供一种在人工土 壤粒子集合而成的人工土壤培养基中，可对应栽培对象植物的成长阶 段释放适当种类的养分、或根据栽培对象植物可高度地控制养分的施 肥量的技术。
解决课题的方法
用于解决上述课题的本发明的人工土壤培养基的特征结构为，
一种人工土壤培养基，其为含有可释放养分的多个人工土壤粒子 的人工土壤培养基，
所述多个人工土壤粒子由多种人工土壤粒子构成，所述多种人工 土壤粒子以在植物的栽培期间的不同阶段各自释放养分的方式设定。
根据本结构的人工土壤培养基，由于由以在植物的栽培期间的不 同阶段各自释放养分的方式设定的多种人工土壤粒子构成人工土壤培 养基，因此各种人工土壤粒子的养分的释放特性重叠，各自的人工土 壤粒子的养分的释放特性相互补充。进一步地，通过混合的人工土壤 粒子的养分的释放特性的不同，可在不同的时期释放不同的养分。即， 能够得到可在植物的整个栽培期间的最适的时期以最适的量释放不同 的养分的人工土壤培养基。这样，与添加单一的肥料粒状体的人工土 壤培养基相比，本结构的人工土壤培养基由于能够根据植物的成长阶 段控制必需的种类的养分及释放量，因此能够减少施肥的频率。另外， 因为通过改变人工土壤粒子的养分的释放特性能够任意地调整养分从 人工土壤粒子的释放的时期和养分的释放量，所以可实现根据栽培对 象植物高度地控制适当的养分的供给时期及养分的供给量(即，设定 了最适的养分的释放计划)的人工土壤培养基。
在本发明的人工土壤培养基中，
所述多种人工土壤粒子优选以根据外部环境的变化释放养分的方 式设定。
根据本结构的人工土壤培养基，由于多种人工土壤粒子以根据外 部环境的变化释放养分的方式设定，因此能够以根据植物的栽培环境 在最适的时机以最适的量对植物供给必需的养分的方式设定。
在本发明的人工土壤培养基中，
所述多种人工土壤粒子的至少一种优选用具有分解性的树脂包 覆。
根据本结构的人工土壤培养基，由于多种人工土壤粒子的至少一 种用具有分解性的树脂包覆，因此树脂根据外部环境的变化分解，从 而从人工土壤粒子释放养分。因此，能够根据植物的栽培环境在最适 的时机以最适的量对植物供给必需的养分。
在本发明的人工土壤培养基中，
所述具有分解性的树脂优选为从由水溶性树脂、生物分解性树脂、 及酸分解性树脂组成的组中选择的至少一种。
根据本结构的人工土壤培养基，因为具有分解性的树脂为从由水 溶性树脂、生物分解性树脂、及酸分解性树脂组成的组中选择的至少 一种，所以树脂根据外部环境的变化，例如对人工土壤培养基供给的 水分量、微生物的存在量、从植物的根分泌的根酸的量、磷酸等肥料 成分的浓度等分解。因此，能够根据植物的栽培环境在最适的时机以 最适的量对植物供给必需的养分。
在本发明的人工土壤培养基中，
所述具有分解性的树脂优选为从由淀粉、纤维素、果胶、明胶、 琼脂、海藻酸盐、卡拉胶、黄原胶、刺槐豆胶、他拉胶、车前籽胶、 糊精、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、聚乙烯亚胺、 聚环氧烷、聚乙二醇、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、 改性淀粉、及氧化淀粉组成的组中选择的至少一种。
根据本结构的人工土壤培养基，由于具有分解性的树脂为从上述 树脂组成的组中选择的至少一种，因此能够确实地根据外部环境的变 化而分解。因此，能够确实地根据植物的栽培环境在最适的时机以最 适的量对植物供给必需的养分。另外，由于上述材料在分解后也是无 害的，因此没有环境污染的风险。
在本发明的人工土壤培养基中，
所述多种人工土壤粒子优选为使用具有不同的分解性的树脂进行 造粒而成。
根据本结构的人工土壤培养基，由于多种人工土壤粒子是使用具 有不同的分解性的树脂进行造粒而成，因此树脂根据外部环境的变化 在不同的时机分解，从各个人工土壤粒子释放养分。因此，能够确实 地根据植物的栽培环境在最适的时机以最适的量对植物供给必需的养 分。
在本发明的人工土壤培养基中，
所述多种人工土壤粒子优选在不同的干燥条件下干燥。
根据本结构的人工土壤培养基，由于所述多种人工土壤粒子是在 不同的干燥条件下干燥而成，因此干燥条件不同，人工土壤粒子的强 度也不同，其结果为，各个人工土壤粒子根据外部环境的变化在不同 的时机解体，并释放养分。因此，能够根据植物的栽培环境在最适的 时机以最适的量对植物供给必需的养分。
在本发明的人工土壤培养基中，
优选地，对所述多种人工土壤粒子的至少一种提供离子交换能力。
根据本结构的人工土壤培养基，通过对多种人工土壤粒子的至少 一种提供离子交换能力，能够在人工土壤粒子中负载植物的培养所必 需的养分。因此，可以实现具备与天然土壤相同的植物培养能力的人 工土壤培养基。
在本发明的人工土壤培养基中，
所述多种人工土壤粒子优选包括具备阳离子交换能力的人工土壤 粒子、具备阴离子交换能力的人工土壤粒子、及具备阳离子及阴离子 交换能力的人工土壤粒子。
根据本结构的人工土壤培养基，由于多种人工土壤粒子包括具备 阳离子交换能力的人工土壤粒子、具备阴离子交换能力的人工土壤粒 子、和具备阳离子及阴离子交换能力的人工土壤粒子，因此在人工土 壤粒子中能够在各个人工土壤粒子中负载植物的培养所必需的养分。 因此，可以实现具备与天然土壤同等以上的植物培养能力的人工土壤 培养基。
在本发明的人工土壤培养基中，
所述多种人工土壤粒子优选具有0.2-10mm的粒径。
根据本结构的人工土壤培养基，通过将人工土壤粒子的粒径设定 为0.2-10mm，能够作成特别适合根菜类的栽培的、容易处理的人工土 壤。
附图说明
图1是含有多种人工土壤粒子的本发明的人工土壤培养基的示意 图。
图2是构成本发明的人工土壤培养基的人工土壤粒子的示意图。
图3是第一实施方案的人工土壤培养基的说明图。
图4是第二实施方案的人工土壤培养基的说明图。
图5是第三实施方案的人工土壤培养基的说明图。
图6是第四实施方案的人工土壤培养基的说明图。
图7是第五实施方案的人工土壤培养基的说明图。
具体实施方式
以下，基于图1-图7对本发明的人工土壤培养基所涉及的实施方 案进行说明。但是，本发明并非意在限定于以下说明的实施方案或附 图中记载的结构。
图1是含有多种人工土壤粒子50的本发明的人工土壤培养基100 的示意图。这里，例示人工土壤培养基100，其由作为多种人工土壤粒 子50的养分释放特性不同的两种人工土壤粒子构成。人工土壤粒子50 具备用于负载养分的基部10，并根据有无用于包覆基部10的外表面部 的包覆层20来改变养分的释放特性。基部10中所含有的养分溶解于 培养存在于外部环境的植物P所必需的水分(还包括碱性水、酸性水 等)或溶解于从植物的根分泌的根酸，或用作为养分负载的磷酸等溶 解，并从基部10释放到外部环境。这里，“外部环境”是指人工土壤粒 子50的外侧的环境。另外，本说明书中，将释放养分的状态规定为“养 分的释放特性”。在图1中示出的人工土壤粒子50呈集合状态的人工 土壤培养基100中，在人工土壤粒子50之间形成的空隙S相当于外部 环境。人工土壤粒子50能够通过控制养分在基部10内负载的状态及 养分从基部10向外部环境的释放特性，来调整对栽培对象植物P的养 分的供给时期或供给量。以下，对人工土壤粒子50进行详细说明。
〔第一人工土壤粒子〕
图2是构成本发明的人工土壤培养基100的人工土壤粒子50的示 意图，其例示了两种不同类型的人工土壤粒子50。图2(a)的人工土 壤粒子50为第一类型的人工土壤粒子50，基部10具备多个填料1集 合而构成粒状的多孔质结构。第一人工土壤粒子50以可在基部10内 负载养分的方式构成。基部10内的养分通过溶解于外部环境的水等、 或与氢离子等进行离子交换，从而缓慢地释放。或者，也可以可解体 的方式构成基部10，以随着基部10的解体释放养分的方式构成。例如， 还可以如下方式构成：通过供给至植物的水分、或随着植物的成长从 根分泌的根酸、或在基部10负载的养分的磷酸等，使基部10解体， 或通过存在于人工土壤培养基100内的微生物分解。
就基部10中的多个填料1而言可以认为，彼此不必相互接触，只 要在粒子内藉由粘合剂等在一定范围内维持相对位置关系，则多个填 料1即可集合而构成粒状。构成基部10的填料1的表面到内部具有多 个细孔2。细孔2包括各种形态。例如，填料1为沸石的情况下，该沸 石的结晶结构中存在的空隙是细孔2，填料1为水滑石的情况下，该水 滑石的层结构中存在的层间隔是细孔2。即，本发明中的“细孔”意指填 料1的结构中存在的空隙部、层间隔部、空间部等，其不限定于“孔状” 形态。此外，在多个填料1之间形成可负载水分或养分的亚μm级至 亚mm级的连通孔3。细孔2分散配置在连通孔3的周围。
填料1的细孔2的尺寸为亚nm级至亚μm级。例如，细孔2的尺 寸可设定为0.2-800nm左右，在填料1为沸石的情况下，该沸石的结 晶结构中存在的空隙的尺寸(直径)为0.3-1.3nm左右。在填料1为水 滑石的情况下，该水滑石的层结构中存在的层间隔的尺寸(距离)为 0.3-3.0nm左右。此外，作为填料1，可以使用有机多孔材料，这种情 况下的细孔径为0.1-0.8μm左右。填料1的细孔2的尺寸可根据测量 对象的状态，用气体吸附法、水银压入法、小角度X射线衍射法、图 像处理法等或组合这些方法，通过最适的方法来测量。
另外，就天然土壤而言，由于土壤的表面的负离子带电，因此可 以保持溶解于水中而成为正离子的养分(即，具有保肥性)。但是， 就人工土壤而言，由于土壤的表面没有带电形成负离子，因此其自身 不具有保肥性。因此，即使向人工土壤添加肥料等，也不能保持养分， 从而流失。因此，在本发明的人工土壤培养基100中，为了使人工土 壤粒子50具有充分的保肥力，优选使用提供离子交换能力的材料作为 填料1。
作为提供离子交换能力的材料，可以使用提供阳离子交换能力的 材料、提供阴离子交换能力的材料或两者的混合物。另外，也可另外 准备不具有离子交换能力的多孔材料(例如，高分子发泡体、玻璃发 泡体等)，并通过压入或浸渍等将上述提供离子交换能力的材料导入 到该多孔材料的细孔，并使用其作为填料1。作为提供阳离子交换能力 的材料，可列举阳离子交换性矿物质、腐殖质、及阳离子交换树脂。 作为提供阴离子交换能力的材料，可列举阴离子交换性矿物质及阴离 子交换树脂。
阳离子交换性矿物质，例如可列举蒙脱石(montmorillonite)、 膨润土、贝得石、水辉石、皂石、硅镁石(stevensite)等蒙皂石(smectite) 类矿物质；云母类矿物、蛭石、沸石等。阳离子交换树脂，例如可列 举弱酸性阳离子交换树脂、强酸性阳离子交换树脂。其中，优选为沸 石或膨润土。阳离子交换性矿物质及阳离子交换树脂也可以组合两种 以上使用。阳离子交换性矿物质及阳离子交换树脂的阳离子交换容量 设定为10-700meq/100g，优选设定为20-700meq/100g，更加优选设 定为30-700meq/100g。在阳离子交换容量不足10meq/100g的情况 下，存在不能够充分地吸收肥料成分，和吸收的肥料成分通过灌水等 早期流失的风险。另一方面，即使令阳离子交换容量大于700meq/100 g而使保肥力过大，效果也不会大幅度提高，因而不经济。
阴离子交换性矿物质例如可列举具有双氢氧化物作为水滑石、水 镁铝石、鳞镁铁矿、水镁铁石(sjogrenite，シェーグレン石)、铜绿 等的主要骨架的天然层状双氢氧化物；合成水滑石及水滑石类物质； 水铝英石、伊毛缟石、高岭土等粘土矿物质。阴离子交换树脂例如可 列举弱碱性阴离子交换树脂、强碱性阴离子交换树脂。其中，优选为 水滑石。阴离子交换性矿物质及阴离子交换树脂可以组合两种以上使 用。阴离子交换性矿物质及阴离子交换树脂的阴离子交换容量设定为 5-500meq/100g，优选设定为20-500meq/100g，更优选设定为30-500 meq/100g。在阴离子交换容量不足5meq/100g的情况下，存在不能 够充分地吸收肥料成分，和吸收的肥料成分通过灌水等早期流失的风 险。另一方面，即使令阴离子交换容量大于500meq/100g而使保肥力 过大，效果也不会大幅度提高，因而不经济。
作为填料1，在使用沸石或水滑石之类的无机天然矿物的情况下， 使用粘合剂进行粒状化。例如，通过在填料1中加入粘合剂和溶剂等 并混合，将该原料混合物导入到造粒机，通过旋转造粒、流动层造粒、 搅拌造粒、压缩造粒、挤出造粒、破碎造粒、熔融造粒、喷雾造粒等 公知的造粒法形成粒子状的基部10。另外，也可在填料1中加入粘合 剂，进一步根据需要添加溶剂等并混炼，将其干燥并作成块状，然后 用研钵及研钵棒、锤式研磨机、辊式破碎机等粉碎装置适当粉碎从而 作成基部10。基部10根据需要进行干燥及分级，从而作成人工土壤粒 子50。人工土壤粒子50的优选粒径在0.2-10mm的范围。
制造人工土壤粒子50时，为了将肥料成分导入到人工土壤粒子50 的基部10，在进行造粒的原料混合物中添加肥料成分。另外，作为将 肥料成分导入到人工土壤粒子50的基部10的其他方法，也可在用具 有离子吸附能力的填料1制作人工土壤粒子50后，将人工土壤粒子50 在肥料成分的溶液中浸渍，从而使肥料成分保持在人工土壤粒子50的 基部10中。即，导入到基部10的肥料成分成为通过粘合剂的粘合力 保持在多个填料1之间形成的连通孔3中的状态，或成为作为离子吸 附在具有离子吸附能力的填料1上的状态。就保持在连通孔3及填料1 中的肥料成分而言，一部分肥料成分藉由存在于外部环境的水或根酸 等溶解、或吸附于填料1的肥料成分溶出，由此释放到外部环境并被 植物利用。剩余的肥料成分保持在分散配置于连通孔3的周围的细孔2 中。因此，肥料成分从人工土壤粒子50向外部环境的流失停留在最小 限度。就导入到人工土壤粒子50的基部10的肥料成分而言，除了作 为三大要素的氮、磷、钾各成分，还可列举作为中等量要素的镁、钙、 硫各成分，作为微量要素的铁、铜、锌、锰、钼、硼、氯、硅酸各成 分。作为肥料成分的添加量，相对于1重量份的填料1，优选为0.01-10 重量份。
在人工土壤粒子50的制造中，在填料1及肥料成分中混合粘合剂 进行造粒时，若适当设定粘合剂的种类及添加量，则能够控制完成的 人工土壤粒子50的解体性。例如，通过在粘合剂中使用水溶性树脂或 酸分解性树脂，藉由供给至植物的水、随着植物的成长从根分泌的根 酸、人工土壤粒子50中负载的磷酸等养分等，水溶性树脂或酸分解性 树脂缓慢地溶解及分解，从而能够使人工土壤粒子50解体。由于随着 植物的成长分泌的根酸以柠檬酸为主成分，因此使用的水溶性树脂优 选使用容易用柠檬酸分解及溶解的树脂。由于这样构成的人工土壤粒 子50容易因植物产生的柠檬酸而解体，因此能够对应植物的成长释放 肥料成分。另外，通过使用生物分解性树脂的粘合剂，能够通过微生 物等的作用使其缓慢地解体。就这些粘合剂而言，可以通过增减其添 加量控制人工土壤粒子50的解体性。另外，也可以通过将这些粘合剂 用于基部10的内部强化，细微地控制人工土壤粒子50的解体性。
粘合剂可使用有机粘合剂或无机粘合剂中的任意一种。有机粘合 剂可列举，例如，乙基纤维素等改性纤维素类粘合剂；聚烯烃类粘合 剂、聚乙烯醇类粘合剂、聚氨酯类粘合剂、乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙 烯酯等乙酸乙烯酯类粘合剂、氨基甲酸酯树脂、乙烯基氨基甲酸酯树 脂等氨基甲酸酯树脂类粘合剂、丙烯酸树脂类粘合剂、硅酮树脂类粘 合剂等合成树脂类粘合剂；淀粉、卡拉胶、黄原胶、结冷胶、海藻酸 等多糖类、聚氨基酸、动物胶等蛋白质等天然产物类粘合剂。无机粘 合剂可列举，例如，水玻璃等硅酸盐类粘合剂、磷酸铝等磷酸盐类粘 合剂、硼酸铝等硼酸盐类粘合剂、水泥等水硬性粘合剂。有机粘合剂 及无机粘合剂也可以组合两种以上使用。
作为为了使基部10可解体地构成而使用的粘合剂，可列举水溶性 树脂、生物分解性树脂、及酸分解性树脂。作为生物分解性树脂，只 要是在自然界中微生物参与分解的树脂即可。作为生物分解性树脂的 例子，可列举以细菌纤维素等为代表的微生物生产类树脂；聚氨基酸、 聚谷氨酸、聚赖氨酸、淀粉、纤维素、甲壳质/壳聚糖、卡拉胶、海藻 酸盐、阿拉伯胶、果胶、刺槐豆胶、干酪素、谷蛋白、胶原蛋白、凝 胶多糖、支链淀粉、葡聚糖、明胶、木质素、黄原胶、蛋白质、多糖、 核酸、他拉胶、瓜尔豆胶、罗望子胶、车前籽胶、透明质酸、聚羟基 脂肪酸酯、改性淀粉等天然高分子类树脂；聚己内酯、聚乳酸、聚乙 醇酸、改性聚乙烯醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚物等化学合成类树 脂等。这些树脂可使用一种或两种以上混合使用。
作为酸分解性树脂，只要是用酸分解的树脂即可，特别优选用作 为根酸成分的柠檬酸、作为肥料成分的磷酸分解的树脂。作为酸分解 性树脂的例子，可列举海藻酸盐、卡拉胶、果胶、阿拉伯胶、羧甲基 纤维素盐等天然高分子类树脂；聚酰胺、缩醛树脂、偏氯乙烯树脂等 合成高分子类树脂等。这些树脂可使用一种或两种以上混合使用。
作为水溶性树脂，只要是在水、酸性水、碱性水中溶解且对各种 植物没有毒性的树脂即可，也可包括上述生物分解性树脂及酸分解性 树脂。作为水溶性树脂的例子，淀粉纤维素、果胶、琼脂、海藻酸盐、 黄原胶、刺槐豆胶、他拉胶、车前籽胶、阿拉伯胶、黄蓍胶、黄蜀葵、 魔芋胶、动物胶、干酪素、明胶、卵白、支链淀粉、葡聚糖等天然高 分子类树脂；可溶性淀粉、羧基淀粉、双醛淀粉、阳离子淀粉、聚醚、 聚苹果酸、糊精、粘胶、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、 羟乙基纤维素、改性淀粉、氧化淀粉、聚乳酸等半合成高分子类树脂； 聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸树脂、乙酸乙 烯酯类树脂、尿素树脂、氨基甲酸酯树脂、聚乙烯胺、聚N-乙烯基吡 咯烷酮、聚乙烯基醚、聚环氧乙烷、马来酸酐、聚马来酸共聚物、聚 乙烯亚胺、聚环氧烷、聚乙烯基磺酸、聚乙烯基铵、聚苯乙烯、聚苯 乙烯磺酸、聚甲基丙烯酸、多胺、聚酰亚胺、聚甜菜碱(polybetaine)、 聚酰胺等合成高分子类树脂；多磷酸钠等无机高分子类树脂等，优选 为琼脂、海藻酸盐、聚乙烯醇、聚乙二醇、乙酸乙烯酯、聚环氧烷。 这些树脂可使用一种或两种以上混合使用。
作为上述水溶性树脂且在酸性水中溶解的树脂优选淀粉、纤维素、 果胶、明胶、琼脂、海藻酸盐、卡拉胶、黄原胶、刺槐豆胶、他拉胶、 车前籽胶、糊精、聚酰胺、尿素树脂、氨基甲酸酯树脂、聚苯乙烯、 聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚环氧烷、聚乙二 醇、甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、改性淀粉、氧化淀 粉等，特别优选溶解在作为根酸成分的柠檬酸中的树脂。
在填料1为有机多孔材料的情况下，基部10的形成可以通过与使 用了粘合剂的上述填料1的粒状化法相同的方法进行，也可将填料1 加热至构成该填料1的有机多孔材料(高分子材料等)的熔点以上的 温度，使多个填料1的表面彼此热熔接并粒状化，由此形成基部10。 在这种情况下，即使不使用粘合剂，也能够得到多个填料1集合的粒 状物。作为这种有机多孔材料，可列举例如使聚乙烯、聚丙烯、聚氨 酯、聚乙烯醇、纤维素等有机高分子材料发泡而成的有机高分子发泡 体、将所述有机高分子材料的粉体加热熔融从而形成连续气泡结构的 有机高分子多孔质体。关于向基部10导入肥料成分的方法，可以通过 与上述肥料成分的导入方法相同的方法进行。
在基部10形成时，也可以利用高分子凝胶化剂的凝胶化反应。作 为高分子凝胶化剂的凝胶化反应，例如可列举海藻酸盐、海藻酸丙二 醇酯、结冷胶、葡糖甘露聚糖、果胶、或羧甲基纤维素(CMC)与多 价金属离子的凝胶化反应；通过卡拉胶、琼脂、黄原胶、刺槐豆胶、 他拉胶等多糖类的双螺旋结构化反应而引起的凝胶化反应。其中，对 海藻酸盐与多价金属离子的凝胶化反应进行说明。例如，作为海藻酸 盐之一的海藻酸钠是海藻酸的羧基与Na离子键合的形态的中性盐。海 藻酸不溶于水，但海藻酸钠是水溶性的。若将海藻酸钠水溶液添加至 多价金属离子(例如，Ca离子)的水溶液中，则在海藻酸钠的分子间 发生离子交联从而进行凝胶化。在本实施方案中，通过以下的步骤能 够进行凝胶化反应。首先，使海藻酸盐溶解在水中，调制海藻酸盐水 溶液，在海藻酸盐水溶液中添加填料1，将其充分搅拌，从而形成填料 1分散于海藻酸盐水溶液中的混合液。接着，将混合液滴加至多价金属 离子水溶液中，使混合液中所含有的海藻酸盐凝胶化成粒状。其后， 将凝胶化的粒子回收并水洗，充分干燥。由此，得到基部10，其为填 料1分散于由海藻酸盐及多价金属离子形成的海藻酸盐凝胶化物中的 粒状物。就肥料成分的导入而言，可以在进行凝胶化反应之前，预先 在海藻酸水溶液中混合肥料成分，也可以在作为基部10的凝胶化物生 成后，将其浸渍在肥料成分的溶液中从而使基部10负载肥料成分。
凝胶化反应中可使用的海藻酸盐例如可列举海藻酸钠、海藻酸钾、 海藻酸铵。也可以将这些海藻酸盐组合两种以上使用。海藻酸盐水溶 液的浓度设定为0.1-5重量％，优选为0.2-5重量％，更加优选为0.2-3 重量％。在海藻酸盐水溶液的浓度不足0.1重量％的情况下，难以发生 凝胶化反应，若超过5重量％，则由于海藻酸盐水溶液的粘度变得过 大，因此难以搅拌添加有填料1的混合液、或难以将混合液滴入多价 金属离子水溶液中。
滴入海藻酸盐水溶液的多价金属离子水溶液只要是能够与海藻酸 盐发生反应从而引起凝胶化的2价以上的金属离子水溶液即可。作为 上述多价金属离子水溶液的例子，可列举氯化钙、氯化钡、氯化锶、 氯化镍、氯化铝、氯化铁、氯化钴等多价金属的氯化物水溶液；硝酸 钙、硝酸钡、硝酸铝、硝酸铁、硝酸铜、硝酸钴等多价金属的硝酸盐 水溶液；乳酸钙、乳酸钡、乳酸铝、乳酸锌等多价金属的乳酸盐水溶 液；硫酸铝、硫酸锌、硫酸钴等多价金属的硫酸盐水溶液。所述多价 金属离子水溶液也可以组合两种以上使用。多价金属离子水溶液的浓 度设定为1-20重量％，优选为2-15重量％，更加优选为3-10重量％。 在多价金属离子水溶液的浓度不足1重量％的情况下，难以引起凝胶 化反应，若超过20重量％，则由于金属盐的溶解需要时间，并且使用 过多的材料，因此不经济。
可以通过调整例如干燥温度、干燥方法、海藻酸盐的浓度、海藻 酸盐的粘度、多价金属离子水的浓度控制由海藻酸盐的凝胶化反应产 生的人工土壤粒子50的解体性。例如，为了提高人工土壤粒子50的 解体性，按如下方式设定人工土壤粒子50的制造条件。
(1)将粒状物的干燥温度设定为110-150℃。
(2)干燥粒状物时，使用冷冻干燥代替加热干燥。
(3)制作粒状物时，将海藻酸盐的浓度设定为0.2至1.0重量％ 以下。
(4)制作粒状物时，将海藻酸盐的粘度设定为300cps以下。
(5)制作粒状物时，将多价金属离子水溶液的浓度设定为4％以 下。
(6)制作粒状物时，在填料1中使用微气泡等发泡剂，从而使基 部10内形成气泡结构。
(7)将粒状物在低浓度磷酸溶液(例如，2％溶液)中浸渍规定 时间。
〔第二人工土壤粒子〕
图2(b)的人工土壤粒子50为第二类型的人工土壤粒子50，其 具备基部10和设定了养分的释放特性的包覆层20。第二人工土壤粒子 50的基部10具有与图2(a)的第一人工土壤粒子50的基部10相同 的材质及结构。因此，关于第二人工土壤粒子50的基部10，省略详细 的说明。
在基部10的外表面部形成包覆层20。包覆层20用于控制在基部 10中负载的养分的释放，例如，可以以包覆层20缓慢地分解，从而释 放养分的方式构成，也可以以在包覆层20形成养分可通过的微细孔， 从而缓慢地释放养分的方式构成，另外，也可以组合这些构成。可以 通过例如以下方法在基部10的外表面部形成包覆层20。首先，将粒状 化后的基部10移入容器中，加入水至基部10的体积(占有容积)的 一半左右，使水浸入基部10。接着，将浸有水的基部10放入到使用于 包覆基部10的树脂溶解的溶液或树脂的胶体溶液(树脂溶液)中，进 行规定时间的搅拌，使树脂均匀地附着在基部10的表面。也可在树脂 溶液中预先混合颜料、香料、杀菌剂、抗菌剂、除臭剂、杀虫剂等添 加物。其后，使附着在基部10的外表面部的树脂熔融，使树脂与基部 10的外表面部附近的填料1熔接，从而形成包覆层20。由此，用包覆 层20包覆基部10的外表面部的第二人工土壤粒子50完成。在该方法 中，由于使树脂溶液浸渍到基部10中，因此可以通过调整树脂溶液中 的树脂的种类及浓度，改变在基部10的外表面部形成的包覆层20的 特性。由此，能够调整人工土壤粒子50的养分的释放特性。另外，可 以通过调整树脂溶液的浓度及使树脂熔融时的加热温度，控制在包覆 层20中形成的微细孔的结构。根据需要对得到的人工土壤粒子50进 行干燥及分级，从而调整粒径。包覆层20的膜厚设定为10nm-1mm， 优选设定为20nm-500μm，更优选设定为30nm-200μm。
作为包覆层20中可使用的树脂，只要是能够控制在基部10中负 载的养分向外部环境的释放的树脂即可，优选为生物分解性树脂、酸 分解性树脂、及水溶性树脂，可以使用与第一人工土壤粒子50中使用 的粘合剂相同的生物分解性树脂、酸分解性树脂、及水溶性树脂。例 如，在使用聚乙二醇、乙酸乙烯酯类树脂、聚乙烯醇等合成高分子类 树脂作为水溶性树脂的情况下，调整水溶性树脂的浓度，使包覆层20 可被灌水、根酸、及养分的磷酸等溶解。另外，在使用淀粉、海藻酸 盐、聚乳酸等生物分解性树脂作为水溶性树脂的情况下，调整水溶性 树脂的组成，使包覆层20通过微生物等的作用缓慢地分解。通过使由 水溶性树脂构成的包覆层20在所需的时期分解，可以在栽培对象植物 的必需的时期以必需的量释放人工土壤粒子50中负载的养分。
构成本发明的人工土壤培养基100的多种人工土壤粒子50设定为 养分的释放特性各自不同。就人工土壤粒子50而言，可以通过在基部 10及包覆层20中使用具有不同的分解特性的树脂(上述的水溶性树 脂、生物分解性树脂及酸分解性树脂)，设定为养分的释放特性各自 不同。图2(a)中示出的不具有包覆层的第一人工土壤粒子50在植物 的初期生长期间(育苗期-成长期初期)释放养分(初期释放)。另外， 就图2(b)中示出的具备包覆层20的第二人工土壤粒子50而言，例 如，在使用水溶性高的树脂(高水溶性树脂)形成包覆层20的情况下， 由于包覆层20在植物的成长期初期开始分解，因此在植物的中期生长 期间(成长期初期-成熟期初期)释放养分，在使用水溶性低的树脂(低 水溶性树脂)形成包覆层20的情况下，由于包覆层20在植物的成长 期后期开始分解，因此在植物的后期生长期间(成长期后期-成熟期) 释放养分(后期释放)。养分的释放特性与人工土壤粒子50的解体性 密切相关。因此，关于人工土壤粒子50的解体性，例示以下的第一实 施方案至第五实施方案并进行说明。此外，本说明书中，将在植物的 初期生长期间解体的人工土壤粒子50规定为易解体性，将在植物的后 期生长期间解体的人工土壤粒子50规定为难解体性。
〔第一实施方案〕
图3是作为本发明的实施方案的第一实施方案的人工土壤培养基 100的说明图。(a)及(b)是由具有不同的养分释放特性的人工土 壤粒子50a、50b构成的人工土壤培养基100的示意图，和示出各个人 工土壤培养基100的养分的释放特性的图表。由于人工土壤粒子50a、 50b的各基部10的结构已在图2(a)中示出，因此在图3中省略。(c) 为人工土壤培养基100随着(a)及(b)的人工土壤粒子50a、50b混 合时的对象植物的栽培过程的转换图，和示出人工土壤培养基100的 养分的释放特性的图表。图表的纵轴表示养分的释放量，横轴表示作 为对象的植物的栽培期间。本实施方案的人工土壤粒子50分别使用不 具有包覆层的第一人工土壤粒子和具有包覆层20的第二人工土壤粒 子，使用在基部10内各自提供不同的离子交换能力的填料1。
就人工土壤粒子50a而言，在基部10的填料1中使用沸石及水滑 石并负载K+及NO3-，并且通过使用不溶于水的合成树脂类粘合剂进行 造粒或使用高分子凝胶化剂进行凝胶化，从而以基部10不解体的方式 构成。就人工土壤粒子50a而言，由于基部10未用包覆层包覆，因此 如图3(a)的图表所示，在植物的初期生长期间释放在基部10内负载 的养分(K+及NO3-)(初期释放)。虽然人工土壤粒子50a在植物的 初期生长期间释放许多养分，但由于基部10不解体，因此缓慢地释放 剩余的养分直到植物的成长期后期。另外，由于在人工土壤粒子50a 的填料1中使用沸石及水滑石，因此在从外部添加钾或硝酸态氮等养 分的情况下，使养分离子吸附在具有离子交换能力的填料1中，从而 可保持在细孔2中。在天然土壤的情况下，由于没有阴离子交换能力， 因此硝酸态氮通常会通过灌水等流失，但本实施方案的人工土壤培养 基100也可保持硝酸态氮。
就人工土壤粒子50b而言，在基部10的填料1中使用水滑石并负 载PO43-，并且通过使用不溶于水的合成树脂类粘合剂进行造粒或使用 高分子凝胶化剂进行凝胶化，从而以基部10不解体的方式构成，进一 步用低水溶性树脂包覆基部10从而形成包覆层20。就人工土壤粒子 50b而言，由于基部10用低水溶性树脂包覆，因此包覆层20的分解 需要时间，如图3(b)的图表所示，包覆层20在植物的成长期后期 开始分解，在植物的后期生长期间将养分(PO43-)释放到外部环境(后 期释放)。就人工土壤粒子50b而言，由于即使包覆膜20分解基部 10也不解体，因此缓慢地释放养分。
(c)示出混合有上述人工土壤粒子50的人工土壤培养基100。就 人工土壤粒子50a和人工土壤粒子50b混合的人工土壤培养基而言， 如图3(c)的图表所示，在植物的初期生长期间释放硝酸态氮及钾， 从而促进植物的成长，并在植物的后期生长期间释放磷酸，从而增进 植物的成长。此外，通过适当地调整人工土壤粒子50a和人工土壤粒 子50b的混合比率，能够调整对栽培对象植物最适的养分的释放量。 因此，可以实现根据栽培对象植物高度地控制了适当的养分的供给时 期及养分的供给量的人工土壤培养基100。
〔第二实施方案〕
图4为作为本发明的实施方案的第二实施方案的人工土壤培养基 100的说明图。(a)-(c)为由具有不同的养分释放特性的人工土壤 粒子50c、50d、50e构成的人工土壤培养基100的示意图，和示出各 个人工土壤培养基100的养分的释放特性的图表。由于人工土壤粒子 50c、50d、50e的各基部10的结构已在图2(a)中示出，因此在图4 中省略。(d)为人工土壤培养基100随着(a)-(c)的人工土壤粒 子50c、50d、50e混合时的对象植物的栽培过程的转换图，和示出人 工土壤培养基100的养分的释放特性的图表。图表的纵轴表示养分的 释放量，横轴表示作为对象的植物的栽培期间。本实施方案的人工土 壤粒子50仅使用不具有包覆层的第一人工土壤粒子50，人工土壤粒子 50c、50d、50e使用在基部10内各自提供不同的离子交换能力的填料 1。
就人工土壤粒子50c而言，在基部10的填料1中使用沸石及水滑 石并负载K+及NO3-，并且通过使用不溶于水的合成树脂类粘合剂进行 造粒或使用高分子凝胶化剂进行凝胶化，从而以基部10不解体的方式 构成。就人工土壤粒子50c而言，由于基部10未用包覆层包覆，因此 如图4(a)的图表所示，开始初期释放基部10内负载的养分(K+及 NO3-)。虽然人工土壤粒子50c在植物的初期生长期间释放许多养分， 但由于基部10不解体，因此缓慢地释放剩余的养分直到植物的成长期 后期。另外，由于在人工土壤粒子50c的填料1中使用沸石及水滑石， 因此在从外部添加钾或硝酸态氮等养分的情况下，使养分离子吸附在 具有离子交换能力的填料1中，从而可保持在细孔2中。在天然土壤 的情况下，由于不具有阴离子交换能力，因此硝酸态氮通常会通过灌 水等流失，但本实施方案的人工土壤培养基100也可保持硝酸态氮。
就人工土壤粒子50d而言，在基部10的填料1中使用沸石并负载 Ca2+，并且通过在粘合剂中使用高水溶性树脂进行造粒或使用调整了 浓度的高分子凝胶化剂进行凝胶化等，从而使基部10构成为易解体性。 就人工土壤粒子50d而言，如图4(b)的图表所示，由于基部10没 有用包覆层包覆，因此开始初期释放养分(Ca2+)，并且由于基部10 为易解体性，因此人工土壤粒子50d在植物的成长期初期解体，从而 在植物的成长期将剩余的养分释放至外部环境。
就人工土壤粒子50e而言，在基部10的填料1中使用水滑石并负 载PO43-，并且通过在粘合剂中使用低水溶性树脂进行造粒或使用调整 了浓度的高分子凝胶化剂进行凝胶化等，从而使基部10构成为难解体 性。就人工土壤粒子50e而言，如图4(c)的图表所示，由于基部10 未用包覆层包覆，因此开始初期释放养分(PO43-)，并且由于基部10 为难解体性，因此人工土壤粒子50e在植物的成长期后期解体，从而 在植物的成熟期将剩余的养分释放至外部环境。
(d)示出混合了上述人工土壤粒子50的人工土壤培养基100。 就人工土壤粒子50c、人工土壤粒子50d和人工土壤粒子50e混合的人 工土壤培养基而言，如图4(d)的图表所示，在植物的初期生长期间 释放硝酸态氮、钾、钙、磷酸，从而促进植物的成长。另外，通过在 植物的成长期增加钙的释放量，并且在植物的成熟期增加磷酸的释放 量，增进植物的成长。此外，通过适当地调整人工土壤粒子50c、人工 土壤粒子50d和人工土壤粒子50e的混合比率，能够调整最适于栽培 对象植物的养分的释放量。因此，可以实现根据栽培对象植物高度地 控制适当的养分的供给时期及养分的供给量的人工土壤培养基100。另 外，由于人工土壤粒子50d及50e是混合水溶性树脂进行造粒的，因 此通过改变对植物的灌水量，可以调整基部10的解体时期。
〔第三实施方案〕
图5是作为本发明的实施方案的第三实施方案的人工土壤培养基 100的说明图。(a)及(b)是由具有不同的养分释放特性的人工土 壤粒子50f、50g构成的人工土壤培养基100的示意图，和示出各个人 工土壤培养基100的养分的释放特性的图表。由于人工土壤粒子50f、 50g的各基部10的结构已在图2(a)中示出，因此在图5中省略。(c) 为人工土壤培养基100随着(a)及(b)的人工土壤粒子50f、50g混 合时的对象植物的栽培过程的转换图，和示出人工土壤培养基100的 养分的释放特性的图表。图表的纵轴表示养分的释放量，横轴表示作 为对象的植物的栽培期间。本实施方案的人工土壤粒子50仅使用具有 包覆层20的第二人工土壤粒子50，就人工土壤粒子50f、50g而言， 使用在基部10内各自提供不同的离子交换能力的填料1，并各自用不 同性质的水溶性树脂包覆从而形成包覆层20。
就人工土壤粒子50f而言，在基部10的填料1中使用水滑石并负 载NO3-，并且通过使用不溶于水的合成树脂类粘合剂进行造粒或使用 高分子凝胶化剂进行凝胶化，从而以基部10不解体的方式构成，进一 步用低水溶性树脂包覆基部10从而形成包覆层20。就人工土壤粒子 50f而言，由于基部10用低水溶性树脂包覆，因此包覆层20的分解需 要时间，如图5(a)的图表所示，在植物的成长期后期包覆层20开始 分解，从而养分(NO3-)开始后期释放。由于即使包覆膜20分解，基 部10也不解体，因此人工土壤粒子50f缓慢地释放养分。另外，由于 在人工土壤粒子50f的填料1中使用水滑石，因此在从外部添加硝酸 态氮等养分的情况下，使养分离子吸附在具有离子交换能力的填料1 中，从而可保持在细孔2中。
就人工土壤粒子50g而言，在基部10的填料1中使用沸石并负载 K+，并且通过使用不溶于水的合成树脂类粘合剂进行造粒或使用高分 子凝胶化剂进行凝胶化，从而基部10以不解体的方式构成，进一步用 高水溶性树脂包覆基部10从而形成包覆层20。就人工土壤粒子50g 而言，由于基部10用高水溶性树脂包覆，因此包覆层20通过灌水或 根酸等容易分解，因此，如图5(b)的图表所示，在植物的成长期初 期包覆层20开始分解，在植物的中期生长期间释放养分(K+)(中期 释放)。由于即使包覆膜20分解基部10也不解体，因此人工土壤粒 子50g缓慢地释放养分。另外，由于在人工土壤粒子50g的填料1中 使用沸石，因此在从外部添加钾等养分的情况下，使养分离子吸附在 具有离子交换能力的填料1中，从而可保持在细孔2中。
(c)示出混合了上述人工土壤粒子50的人工土壤培养基100。就 人工土壤粒子50f和人工土壤粒子50g混合的人工土壤培养基而言， 如图5(c)的图表所示，在植物的中期生长期间释放钾，在植物的后 期生长期间释放硝酸态氮。此外，通过适当地调整人工土壤粒子50f 和人工土壤粒子50g的混合比率，能够调整最适于栽培对象植物的养 分的释放量。因此，可以实现根据栽培对象植物高度地控制适当的养 分的供给时期及养分的供给量的人工土壤培养基100。在本实施方案 中，通过改变包覆层20的分解速度调整人工土壤粒子50的养分的释 放特性，也可通过在包覆层20形成养分可通过的微细孔，并设定该微 细孔的尺寸及孔数，调整养分的释放特性。
〔第四实施方案〕
图6是作为本发明的实施方案的第四实施方案的人工土壤培养基 100的说明图。(a)及(b)是由具有不同的养分释放特性的人工土 壤粒子50h、50i构成的人工土壤培养基100的示意图，和示出各个人 工土壤培养基100的养分的释放特性的图表。由于人工土壤粒子50h、 50i的各基部10的结构已在图2(a)中示出，因此在图6中省略。(c) 是人工土壤培养基100随着(a)及(b)的人工土壤粒子50h、50i混 合时的对象植物的栽培过程的转换图，和示出人工土壤培养基100的 养分的释放特性的图表。图表的纵轴表示养分的释放量，横轴表示作 为对象的植物的栽培期间。在本实施方案中，人工土壤粒子50h及人 工土壤粒子50i各自使用具有包覆层20的第二人工土壤粒子和不具有 包覆层的第一人工土壤粒子，并使用在基部10内各自提供不同的离子 交换能力的填料1。
就人工土壤粒子50h而言，在基部10的填料1中使用沸石及水滑 石并负载K+及NO3-，并且通过使用不溶于水的合成树脂类粘合剂进行 造粒或使用高分子凝胶化剂进行凝胶化，从而基部10以不解体的方式 构成，进一步用高水溶性树脂包覆基部10从而形成包覆层20。就人工 土壤粒子50h而言，由于基部10用高水溶性树脂包覆，因此包覆层 20通过灌水或根酸等容易分解，因此如图6(a)的图表所示，在植物 的成长期初期包覆层20开始分解，养分(K+及NO3-)的中期释放开 始。由于即使包覆膜20分解，基部10也不解体，因此人工土壤粒子 50h缓慢地释放养分。另外，由于在人工土壤粒子50h的填料1中使 用沸石及水滑石，因此在从外部添加钾或硝酸态氮等养分的情况下， 使养分离子吸附在具有离子交换能力的填料1中，从而可保持在细孔2 中。
就人工土壤粒子50i而言，在基部10的填料1中使用水滑石并负 载PO43-，并且通过在粘合剂中使用低水溶性树脂进行造粒或使用调整 了浓度的高分子凝胶化剂进行凝胶化等，从而使基部10构成为难解体 性。就人工土壤粒子50i而言，如图6(b)的图表所示，由于基部10 未用包覆层包覆，因此养分(PO43-)的初期释放开始，并且由于基部 10为难解体性，因此人工土壤粒子50i在植物的成长期后期解体，在 植物的成熟期将剩余的养分释放至外部环境。
(c)示出混合了上述人工土壤粒子50的人工土壤培养基100。就 人工土壤粒子50h和人工土壤粒子50i混合的人工土壤培养基而言， 如图6(c)的图表所示，在植物的初期生长期间释放磷酸，从而促进 植物的成长。进一步在植物的中期生长期间开始释放硝酸态氮及钾， 并且在植物的成熟期增加磷酸的释放量，从而增进植物的成长。此外， 通过适当地调整人工土壤粒子50h和人工土壤粒子50i的混合比率， 能够调整最适于栽培对象植物的养分的释放量。因此，可以实现根据 栽培对象植物高度地控制适当的养分的供给时期及养分的供给量的人 工土壤培养基100。
〔第五实施方案〕
图7是作为本发明的实施方案的第五实施方案的人工土壤培养基 100的说明图。(a)及(b)是由具有不同的养分释放特性的人工土 壤粒子50j、50k构成的人工土壤培养基100的示意图，和示出各个人 工土壤培养基100的养分的释放特性的图表。由于人工土壤粒子50j、 50k的各基部10的结构已在图2(a)中示出，因此在图7中省略。(c) 是人工土壤培养基100随着(a)及(b)的人工土壤粒子50j、50k混 合时的对象植物的栽培过程的转换图，和示出人工土壤培养基100的 养分的释放特性的图表。图表的纵轴表示养分的释放量，横轴表示作 为对象的植物的栽培期间。本实施方案的人工土壤粒子50仅使用具有 包覆层20的第二人工土壤粒子50，就人工土壤粒子50j、50k而言， 在基部10内使用不提供离子交换能力的填料1，各自用不同性质的水 溶性树脂包覆从而形成包覆层20。
就人工土壤粒子50j而言，在基部10的填料1中使用高岭土并保 持KNO3养分，并且通过在粘合剂中使用低水溶性树脂进行造粒或使 用调整了浓度的高分子凝胶化剂进行凝胶化等，从而基部10构成为难 解体性，进一步用高水溶性树脂包覆基部10从而形成包覆层20。就人 工土壤粒子50j而言，由于基部10用高水溶性树脂包覆，因此包覆层 20通过灌水或根酸等容易分解，因此如图7(a)的图表所示，在植物 的成长期初期包覆层20开始分解，养分(K+、NO3-)的中期释放开始， 并且由于基部10为难解体性，因此人工土壤粒子50j在植物的成长期 后期解体，从而在植物的成熟期将剩余的养分释放到外部环境。
就人工土壤粒子50k而言，在基部10的填料1中使用高岭土并保 持(NH4)3PO4养分，并且通过使用不溶于水的合成树脂类粘合剂进 行造粒或使用高分子凝胶化剂进行凝胶化，从而基部10以不解体的方 式构成，进一步用低水溶性树脂包覆基部10从而形成包覆层20。就人 工土壤粒子50k而言，由于基部10用低水溶性树脂包覆，因此包覆层 20的分解需要时间，如图7(b)的图表所示，在植物的成长期后期包 覆层20开始分解，养分(NH4+、PO43-)的后期释放开始。由于即使 包覆层20分解基部10也不解体，因此人工土壤粒子50k缓慢地释放 养分。就人工土壤粒子50j及人工土壤粒子50k而言，由于在填料1 中使用不具有离子交换能力的高岭土，因此如图7(b)的图表所示， 与使用具有离子交换能力的填料1的情况相比，养分的释放速度变快。
(c)示出混合了上述人工土壤粒子50的人工土壤培养基100。就 人工土壤粒子50j和人工土壤粒子50k混合的人工土壤培养基而言， 如图7(c)的图表所示，在植物的中期生长期间释放硝酸态氮及钾从 而促进植物的生长，在植物的后期生长期间释放铵态氮及磷酸，从而 增进植物的成长。此外，通过适当地调整人工土壤粒子50j和人工土 壤粒子50k的混合比率，能够调整最适于栽培对象植物的养分的释放 量。因此，可以实现根据栽培对象植物高度地控制适当的养分的供给 时期及养分的供给量的人工土壤培养基100。就本实施方案的人工土壤 粒子50而言，由于在填料1中未使用提供离子交换能力的材料，因此 包覆层20分解后，能够一次性增加养分的释放量，从而可以较短地设 定其释放期间。
实施例
关于本发明的人工土壤培养基，实施评价由具有不同的养分释放 特性的多个人工土壤粒子构成的人工土壤培养基的试验。以下说明试 验结果。
＜人工土壤粒子的制作＞
(1)粒状物(人工土壤粒子的基部)的制作(实施例1-13、比较 例)
按照下述表1-3中记载的配合量(重量份)，将作为填料的作为 阳离子交换性矿物质的沸石、作为阴离子交换性矿物质的水滑石、或 作为非离子交换性矿物质的高岭土添加到0.5％海藻酸钠水溶液中，使 用混合机(SM-L57：三洋电机株式会社制)搅拌3分钟，制作混合液。 将得到的混合液滴加到作为多价金属离子水溶液的5％氯化钙水溶液 中，从而产生凝胶化物。从溶液中回收产生的凝胶化物，清洗后，在 55℃的干燥机中干燥24小时，制作实施例1-13的粒状物(人工土壤 粒子的基部)、及比较例的人工土壤粒子。其中，对于实施例12，清 洗上述凝胶化物后，在150℃的干燥机中干燥24小时，然后将其直接 作为人工土壤粒子。对于实施例13，清洗上述凝胶化物后，用冷冻干 燥进行干燥，然后将其直接作为人工土壤粒子。实施例12及实施例13 的干燥方法不同，但通过进行各自的干燥，人工土壤粒子的基部成为 易解体性的。就养分向人工土壤粒子的导入而言，在填料中使用阳离 子交换性矿物质沸石或阴离子交换性矿物质水滑石的情况下，将人工 土壤粒子浸渍在各肥料成分的溶液中，在填料中负载肥料成分。在填 料中使用作为非离子交换性矿物质的高岭土的情况下，将肥料成分添 加到海藻酸钠水溶液中，制作人工土壤粒子，并保持在人工土壤粒子 内。
(2)包覆层的形成(实施例1-11)
根据表1-3中记载的配合量(重量份)，在粒状物的外表面部形 成包覆层。以下，对各实施例中的包覆层的形成方法进行说明。
实施例1：将粒状物在作为用于形成包覆层的树脂的聚环氧烷(住 友精化株式会社制AQUACALK(注册商标))的20％乙醇溶液中在 常温下浸渍1小时后，在80℃干燥24小时，制作用聚环氧烷包覆的人 工土壤粒子(养分：PO43-)。
实施例2：将粒状物在作为用于形成包覆层的树脂的聚乙二醇(和 光纯药工业株式会社制，分子量：2000)的20％水溶液中在常温下浸 渍1小时后，在80℃干燥24小时，制作用聚乙二醇包覆的人工土壤粒 子(养分：PO43-)。
实施例3：将粒状物在作为用于形成包覆层的树脂的聚乙烯醇(电 气化学工业株式会社制DENKA POVAL(注册商标)K-05)的40％ 水溶液中在常温下浸渍1小时后，在80℃干燥24小时，制作用聚乙烯 醇包覆的人工土壤粒子(养分：PO43-)。
实施例4：将粒状物在作为用于形成包覆层的树脂的乙酸乙烯酯 (河口株式会社制布用手工艺bond)的20％乳液水溶液中，在常温下 浸渍1小时后，在80℃干燥24小时，制作用乙酸乙烯酯包覆的人工土 壤粒子(养分：PO43-)。
实施例5：将粒状物在作为用于形成包覆层的树脂的琼脂(和光纯 药工业株式会社制)的80℃、1％溶解液中，在常温下浸渍1小时后， 在80℃干燥24小时，制作用琼脂包覆的人工土壤粒子(养分：PO43-)。
实施例6：将粒状物在作为用于形成包覆层的树脂的海藻酸钠(和 光纯药工业株式会社制)的1％水溶液中在常温下浸渍1小时后，在 5％氯化钙水溶液中浸渍使其凝胶化，在55℃干燥24小时，制作用海 藻酸包覆的人工土壤粒子(养分：PO43-)。
实施例7：将粒状物在作为用于形成包覆层的树脂的高古洛糖醛酸 海藻酸(株式会社KIMICA社制KIMICA海藻酸I-3G)的2％水溶液 中在常温下浸渍1小时后，在5％氯化钙水溶液中浸渍使其凝胶化，在 55℃干燥24小时，制作用高古洛糖醛酸海藻酸包覆的人工土壤粒子(养 分：PO43-)。
实施例8：(1)将粒状物在作为用于形成包覆层的树脂的聚乙二 醇的20％水溶液中在常温下浸渍1小时后，在80℃干燥24小时，制 作用聚乙二醇包覆的人工土壤粒子(养分：Ca2+)。(2)将粒状物在 作为用于形成包覆层的树脂的聚乙烯醇的40％水溶液中在常温下浸渍 1小时后，在80℃干燥24小时，制作用聚乙烯醇包覆的人工土壤粒子 (养分：PO43-)。
实施例9：(1)将粒状物在作为用于形成包覆层的树脂的聚乙二 醇的20％水溶液中在常温下浸渍1小时后，在80℃干燥24小时，制 作用聚乙二醇包覆的人工土壤粒子(养分：K+)。(2)将粒状物在作 为用于形成包覆层的树脂的聚乙烯醇的40％水溶液中在常温下浸渍1 小时后，在80℃干燥24小时，制作用聚乙烯醇包覆的人工土壤粒子(养 分：NO3-)。
实施例10：(1)将粒状物在作为用于形成包覆层的树脂的聚乙二 醇的20％水溶液中在常温下浸渍1小时后，在80℃干燥24小时，制 作用聚乙二醇包覆的人工土壤粒子(养分：K+)。(2)将粒状物在作 为用于形成包覆层的树脂的聚乙二醇的20％水溶液中在常温下浸渍1 小时后，在80℃干燥24小时，制作用聚乙二醇包覆的人工土壤粒子(养 分：NO3-)。(3)将粒状物在作为用于形成包覆层的树脂的聚乙烯醇 的40％水溶液中在常温下浸渍1小时后，在80℃干燥24小时，制作 用聚乙烯醇包覆的人工土壤粒子(养分：PO43-)。
实施例11：(1)将粒状物在作为用于形成包覆层的树脂的聚乙二 醇的20％水溶液中在常温下浸渍1小时后，在80℃干燥24小时，制 作用聚乙二醇包覆的人工土壤粒子(养分：K+、NO3-)。(2)将粒状 物在作为用于形成包覆层的树脂的聚乙烯醇的40％水溶液中在常温下 浸渍1小时后，在80℃干燥24小时，制作用聚乙烯醇包覆的人工土壤 粒子(养分：NH4+、PO43-)。
以下示出表1-3的实施例1-13及比较例的结果。
(1)实施例1、实施例3、及实施例4
由于负载硝酸态氮及钾的人工土壤粒子不具有包覆层，因此在植 物的初期生长期间释放硝酸态氮及钾。另外，由于负载磷酸的人工土 壤粒子用低水溶性树脂包覆，因此包覆层通过水分在植物的成长期后 期分解，在植物的后期生长期间释放磷酸。
(2)实施例2
由于负载硝酸态氮及钾的人工土壤粒子不具有包覆层，因此在植 物的初期生长期间释放硝酸态氮及钾。另外，由于负载磷酸的人工土 壤粒子用高水溶性树脂包覆，因此包覆层通过水分在植物的成长期初 期分解，在植物的中期生长期间释放磷酸。
(3)实施例5
由于负载硝酸态氮及钾的人工土壤粒子不具有包覆层，因此在植 物的初期生长期间释放硝酸态氮及钾。另外，由于负载磷酸的人工土 壤粒子用生物分解性树脂包覆，因此包覆层通过微生物在植物的成长 期初期分解，在植物的中期生长期间释放磷酸。
(4)实施例6
由于负载硝酸态氮及钾的人工土壤粒子不具有包覆层，因此在植 物的初期生长期间释放硝酸态氮及钾。另外，由于负载磷酸的人工土 壤粒子用酸分解性树脂(磷酸分解性树脂)包覆，因此包覆层通过负 载的磷酸在植物的成长期初期分解，在植物的中期生长期间释放磷酸。
(5)实施例7
由于负载硝酸态氮及钾的人工土壤粒子不具有包覆层，因此在植 物的初期生长期间释放硝酸态氮及钾。另外，由于负载磷酸的人工土 壤粒子的包覆层的高古洛糖醛酸海藻酸具有磷酸溶解特性，因此包覆 层通过负载的磷酸在植物的成长期初期分解，在植物的中期生长期间 释放磷酸。
(6)实施例8
由于负载了硝酸态氮及钾的人工土壤粒子没有包覆层，因此在植 物的初期生长期间释放硝酸态氮及钾。由于负载钙的人工土壤粒子用 高水溶性树脂包覆，因此包覆层通过水分在植物的成长期初期分解， 在植物的中期生长期间释放钙。另外由于负载磷酸的人工土壤粒子用 低水溶性树脂包覆，因此包覆层通过水分在植物的成长期后期分解， 在植物的后期生长期间释放磷酸。
(7)实施例9
由于负载钾的人工土壤粒子用高水溶性树脂包覆，因此包覆层通 过水分在植物的成长期初期分解，在植物的中期生长期间释放钾。另 外，由于负载硝酸态氮的人工土壤粒子用低水溶性树脂包覆，因此包 覆层通过水分在植物的成长期后期分解，在植物的后期生长期间释放 硝酸态氮。
(8)实施例10
由于负载硝酸态氮及钾的人工土壤粒子用高水溶性树脂包覆，因 此包覆层通过水分在植物的成长期初期分解，在植物的中期生长期间 释放硝酸态氮及钾。由于负载磷酸的人工土壤粒子用低水溶性树脂包 覆，因此包覆层通过水分在植物的成长期后期分解，在植物的后期生 长期间释放磷酸。
(9)实施例11
由于负载硝酸态氮及钾的人工土壤粒子用高水溶性树脂包覆，因 此包覆层通过水分在植物的成长期初期分解，在植物的中期生长期间 释放硝酸态氮及钾。由于负载铵态氮及磷酸的人工土壤粒子用低水溶 性树脂包覆，因此包覆层通过水分在植物的成长期后期分解，在植物 的后期生长期间释放铵态氮及磷酸。实施例11由于在填料中使用作为 非离子交换性矿物质的高岭土，因此与其他的实施例相比，养分的释 放速度略微变快。
(10)实施例12
由于负载硝酸态氮及钾的人工土壤粒子不具有包覆层，因此在植 物的初期生长期间释放硝酸态氮及钾。另外，由于负载磷酸的人工土 壤粒子不具有包覆层，并且基部构成为易解体性，因此在植物的初期 生长期间开始释放磷酸，在植物的中期生长期间释放结束。
(11)实施例13
由于负载硝酸态氮及钾的人工土壤粒子不具有包覆层，因此在植 物的初期生长期间释放硝酸态氮及钾。另外，由于负载磷酸的人工土 壤粒子不具有包覆层，并且基部构成为易解体性，因此在植物的中期 生长期间磷酸开始释放，在植物的中期生长期间释放结束。
(12)比较例
由于负载硝酸态氮、钾及磷酸的人工土壤粒子不具有包覆层，因 此在植物的初期生长期间释放硝酸态氮、钾及磷酸。即，比较例中在 同一时期释放全部的养分。
由上述结果可知，本发明的人工土壤培养基能够对应栽培对象植 物的成长阶段，将适当种类的养分以适当的量供给。
产业上的可利用性
本发明的人工土壤培养基可用于在植物工厂等中进行植物的栽 培，作为其他用途，也可以用于园艺设施用土壤培养基、绿化用土壤 培养基、成型土壤培养基、土壤改良剂、室内装饰用土壤培养基等。
附图标记说明
1 填料
2 细孔
10 基部
20 包覆层
50 人工土壤粒子
100 人工土壤培养基