发明背景
1.发明领域
本发明涉及一种植物栽培方法以及植物栽培设备。更具体地，本 发明涉及一种植物栽培方法，按照这种方法通过向植物供给溶有各种 气体的水，使植物的产率得到提高，本发明还涉及一种用于产生溶有 气体的水的植物栽培设备。
2.现有技术描述
通过向植物叶子表面上喷撒其中溶有CO2气体的水(下文称为 “溶有CO2的水”)以激活植物的光合作用来提高植物产率的技术已 经被以各种方式作为植物栽培方法而提出，其中所述方法应用了适合 于植物生长的水。
例如，第一个例子是一种方法，其中使一种物质如干冰或碳酸铵 与水接触，其中所述碳酸铵与水接触时产生CO2。第二个例子是一种 方法，其中通过燃烧化石燃料得到CO2气，或者将充入气体钢瓶的 CO2气加入到水罐中，从而产生气泡。第三个例子是一种方法，其中 使利用碳电极电解水而产生的CO2气溶解。(日本待审专利公开No. H6-154760，日本待审专利公开No.H8-84530等。)
但在上面提到的传统技术中，CO2在水中的溶解效率是非常低的， 并且溶有CO2的水是在常压(1大气压)下产生的。因此，CO2浓度有 限。另外，在传统技术中，所公开的适合植物生长的水只是溶有CO2的水。
发明概述
本发明就是在考虑这些情况后作出的，并且本发明的一个目的是 提供一种设备，所述设备只产生必需量的适合于植物生长的溶有各种 气体的水，并将所述水供给植物，并且所产生的水浓度比常规设备更 高，本发明还提供一种植物栽培方法，所述方法应用由这种设备产生 的高浓度的溶有气体的水。
本发明的植物栽培方法的特征包括如下步骤，即由可渗透膜分离 的一侧在加压状态下供给CO2或O2或N2同时使原水流到所述可渗透膜 的另一侧的步骤，在原水中溶解CO2或O2或N2从而达到预定的水浓度 的步骤，以及间歇地将所形成的溶有CO2或O2或N2的水喷撒到植物上 从而促进植物生长的步骤，其中所述可渗透膜仅对气体可渗透而对液 体不可渗透。只对气体可渗透而对液体不可渗透的可渗透膜为无孔气 体可渗透膜。所述无孔气体可渗透膜是一种气体可按照溶解/扩散机 理通过的膜，并且所述可渗透膜基本上不具有分子如气态努森流 (Knudsen flow)能通过的孔。作为应用这种结构化的无孔气体可渗透 膜的结果，可在不允许气体以气泡形式排放的条件下，在任意压力下 供给和溶解气体。另外，可在良好控制条件下有效溶解，并且很容易 达到任意浓度。
作为可渗透膜的膜形式，可以提及的有平膜、管状膜、中空纤维 膜、螺旋膜等，并且中空纤维膜为优选的，这是因为其膜表面积很 大。另外，中空纤维膜为优选的是因为设备可以制得很紧凑并且容易 操作。所述中空纤维膜并不局限于特定的排列方式。但优选的排列方 式是其中中空纤维膜间的间距保持为均匀的间隔，如竹帘(bamboo- blind)编织一样，因为这样当原水或气体流动时沟流发生的危险较 小。所述无孔中空纤维膜并不局限于特定的结构。但为了提高无孔膜 的气体渗透性，优选的是具有复合膜结构，其中薄的无孔层由多孔层 支撑和固定。同样，所述复合膜结构并不局限于特定的一种。但优选 的是具有三层复合中空纤维膜，其中薄的无孔层由两侧被多孔层夹 住，从而由于薄层得到保护而具有优良的气体渗透性。
由于本发明应用了如上面所描述的仅对气体可渗透而对液体不可 渗透的可渗透膜(优选为中空纤维膜)，因此尽管其间歇运行，也可以 即刻为植物提供高浓度的溶有CO2或O2或N2的水，而不需要预定时 间。也就是说，可以只产生必需量的溶有气体的水并将其供给植物。
溶有CO2的水的浓度优选为1000ppm或更高，更优选为2000 ppm，甚至更优选为饱和浓度。溶有O2的水的浓度优选为30ppm或 更高，更优选为60ppm，甚至更优选为饱和浓度。溶有N2的水的浓 度优选为15ppm或更高，更优选为30ppm，甚至更优选为饱和浓 度。
优选地，溶有CO2或O2或N2的水每次的喷撒时间优选设定为足以 使附着在植物表面的水开始滴落，并且溶有CO2或O2或N2的水的喷撒 间隔设定为足以使附着在植物表面的水被干燥。
当在本发明中喷撒溶有气体的水时，基本只含CO2(或只含O2-或 只含N2-)的溶有CO2的水(或溶有O2的水或溶有N2的水)是优选的，并 且优选的是在未具体包含营养盐的情况下，使植物从其根部吸收必需 的营养成分。在不包括营养盐的情况下，即使由于间歇运行而使叶子 表面干燥，也不必担心叶子会由于营养盐浓度变高而枯萎，并且有可 能在不考虑与其它组分的关系(百分比)的情况下而供给最优量的CO2或O2或N2。
另外，本发明的植物栽培方法的特征包括如下步骤，即由可渗透 膜分离的一侧在加压状态下供给CO2或O2或N2同时使原水流到所述可 渗透膜的另一侧的步骤，在原水中溶解CO2或O2或N2从而达到预定的 水浓度的步骤，以及间歇地用所形成的溶有CO2或O2或N2的水灌溉植 物从而促进植物生长的步骤，其中所述可渗透膜仅对气体可渗透而对 液体不可渗透。在本发明中间歇地供给溶有气体的水也是优选的。针 对溶有气体的水的优选浓度，溶有CO2的水的浓度优选为1000ppm 或更高，更优选为2000ppm，甚至更优选为饱和浓度。溶有O2的水 的浓度优选为30ppm或更高，更优选为60ppm，甚至更优选为饱和 浓度。溶有N2的水的浓度优选为15ppm或更高，更优选为30ppm， 甚至更优选为饱和浓度。由于应用了可渗透膜组件如中空纤维膜组 件，可以很容易地达到饱和浓度。
本发明还涉及一种植物栽培设备，通过所述设备间歇地将溶有 CO2或O2或N2的水喷撒到植物上，从而促进植物生长。这种植物栽培 设备包括一个可渗透膜组件，其中由可渗透膜分离的一侧在加压状态 下供给CO2或O2或N2同时使原水流到所述可渗透膜的另一侧，以及在 原水中溶解CO2或O2或N2从而达到预定的水浓度，其中所述可渗透膜 仅对气体可渗透而对液体不可渗透。本发明还涉及一种植物栽培设 备，通过所述设备间歇地用溶有CO2或O2或N2的水灌溉植物，从而促 进植物生长。这种植物栽培设备包括一个可渗透膜组件，其中由可渗 透膜分离的一侧在加压状态下供给CO2或O2或N2同时使原水流到所述 可渗透膜的另一侧，以及在原水中溶解CO2或O2或N2从而达到预定的 水浓度，其中所述可渗透膜仅对气体可渗透而对液体不可渗透。同样 在本发明中，由于应用了可渗透膜组件如中空纤维膜组件，溶有气体 的水的优选浓度可以很快产生。针对溶有气体的水的优选浓度，溶有 CO2的水的浓度优选为1000ppm或更高，更优选为2000ppm，甚至 更优选为饱和浓度。溶有O2的水的浓度优选为30ppm或更高，更优 选为60ppm，甚至更优选为饱和浓度。溶有N2的水的浓度优选为15 ppm或更高，更优选为30ppm，甚至更优选为饱和浓度。
本发明还涉及一种植物栽培设备，所述设备选择性进行间歇地将 溶有CO2或O2或N2的水喷撒到植物上的步骤，或者间歇地用溶有CO2或O2或N2的水灌溉植物的步骤，从而促进植物生长。这种植物栽培 设备包括一个可渗透膜组件，其中由可渗透膜分离的一侧在加压状态 下供给CO2或O2或N2同时使原水流到所述可渗透膜的另一侧，以及在 原水中溶解CO2或O2或N2从而达到预定的水浓度，其中所述可渗透膜 仅对气体可渗透而对液体不可渗透。
优选地，在这些植物栽培设备中，在可渗透膜组件的下游侧设置 与第一流路分开的通向植物的第二流路，并从安全角度考虑设置一个 切换阀，用于当第一流路中压力超过预定值时自动打开第二流路。优 选在可渗透膜的上游侧和下游侧分别设置压力表，并设置一个指示装 置，用于当压力表之间的差超过预定值时对其进行指示。在这种情况 下，可渗透膜组件在上游侧和下游侧的方向可以改变，或者可以知道 可渗透膜组件应该用另一个更换的时间。
附图描述
参照下文结合附图所作的的详细描述时，本发明的前述以及其它 特征和优点将会变得更容易意识到，因为此时这些内容变得更容易理 解，其中：
图1给出了一种植物栽培设备，其为本发明的第一种实施方案， 并且给出一种供给由这种设备所产生的溶有CO2的水的方法。
图2给出了一个中空纤维膜组件。
图3给出了一种植物栽培设备，其为本发明的第二种实施方案， 并且给出一种供给由这种设备所产生的溶有O2的水的方法。
图4给出了一种植物栽培设备，其为本发明的第三种实施方案， 并且给出一种供给由这种设备所产生的溶有CO2的水和溶有O2的水的 方法。
优选实施方案的描述
参照附图，下文将给出对本发明的植物栽培设备(在下文中简写 为“本设备”)以及植物栽培方法的描述，其中所述植物栽培方法应 用由本设备产生的高浓度的溶有气体的水。
图1给出了本设备的一个例子以及供给由本设备产生的溶有CO2的水的方法的一个例子。从上游侧开始，本设备大致由原水罐WT、 压力泵P、过滤器F、中空纤维膜组件MO、第一压力表P1和第二压 力表P2、CO2气体钢瓶1、控制阀SV2以及泄放阀S组成，其中第一 压力表P1和第二压力表P2分别设置在中空纤维膜组件MO的入口部 分和出口部分。整个设备的操作由未画出的控制单元进行控制。
原水罐WT为贮存原水的容器，其中所述原水用于通过本设备产 生溶有CO2的水。用于本设备的原水的种类并不局限于特定的某一 种，但从而费用角度考虑，优选应用自来水。更优选应用有助于植物 生长的官能水如电解离子水或磁化水，这是因为官能水的分子团在尺 寸上要比普通的自来水小，从而植物可以很容易地吸收溶有气体的 水。
压力泵P用于向中空纤维膜组件MO提供原水如自来水。原水的 流量和流速取决于压力泵的排放能力。在本设备中，供给流量优选为 1-15升/分钟。
如果需要，应用设置在压力泵P下游侧的过滤器F，从而脱除由 压力泵P排出的原水中所包含的细小颗粒。应用该过滤器F可以脱除 粒度为25μm或更大的细小颗粒。其结果是，可以防止组成设置在下 游侧的中空纤维膜组件MO的中空纤维膜3被污染。如果需要，优选 脱除粒度为1μm-10μm的细小颗粒(微生物)。
第一和第二压力表P1和P2分别设置在中空纤维膜组件MO的入 口和出口处，其用于指示中空纤维膜组件MO的更换时间。当两个压 力表的测量结果之间的压力差超过预定值时，该信息表明中空纤维膜 组件MO应该被更换了。通常当二者之间的压力差超过预定值时，可 以通过更换下游侧和上游侧来处理这种情况。
正如图1所示，中空纤维膜组件MO的输出的一部分通过泄放阀S 返回到压力泵的输入侧JN处。所述泄放阀S用于防止例如当喷撒器 6的喷撒孔发生堵塞时液压非正常升高。但如果有部分过程水总是被 返回，则通过过程水的循环可以很容易产生高浓度的溶有气体的水。
中空纤维膜组件MO用作空气供给膜组件，用于通过供给CO2气同 时使来自上游侧的原水通过，从而产生溶有CO2的水。构造所述中空 纤维膜组件MO从而将成百上千到成千上万的中空纤维膜3捆扎在一 起，并包含在一个支撑套中。所述中空纤维膜组件MO的特征在于在 正常工作条件下其寿命很长，并且几乎不需要维修。
优选地，组成中空纤维膜组件MO的中空纤维膜3具有三层复合 膜结构，其中象三明治一样无孔膜4紧紧夹在多孔膜5和5之间，从 而具有如图2(a)所示的圆筒形状。无孔膜4的特征为其对水是不可 渗透的，但另一方面可选择性渗透气体。因此，当从中空纤维膜3的 外侧加压气体时，气体可能与中空纤维膜3内部的水混合。因此在本 设备中，通过供给CO2同时使水流入中空纤维膜3的内部并从中空纤 维膜3的外部加压CO2从而产生溶有CO2的水，如图2(b)所示。相 反，也可以通过供给CO2同时使水流入中空纤维膜3的外部并从中空 纤维膜3的内部加压CO2而产生溶有CO2的水。
在任何一种情况下，在本设备中，通过在中空纤维膜3的内部和 外部产生压力梯度可以大幅度提高中空纤维膜3的CO2的溶解效率， 并且可以很容易产生在原水中溶解CO2至饱和浓度的溶有CO2的水。 针对这一点必需要做的是应用设置在中空纤维膜组件MO与CO2气体 钢瓶1之间的控制阀SV2而设定气体压力比中空纤维膜3内部压力高 约0.5-2.0kgf/cm2。正常的气体压力为约1.5kgf/cm2，并且优选 对应于原水流量将其设定为高压。由于小的气体钢瓶如约1-30kg的 气体钢瓶可以在本设备中用作CO2气体钢瓶，因此本设备的整体可以 制得很紧凑。
与按照常规技术产生的溶有CO2的水相比，通过中空纤维膜组件 MO所产生的溶有CO2的水具有更高CO2浓度。作为一个例子，在20℃ 下在正常大气压力下CO2的溶解度为约1.78g CO2/1升H2O。该CO2浓度是按照常规技术所能达到的上限。与之相比较，按照本设备，在 20℃下通过向中空纤维膜组件MO应用气体压力(1.4-5.0kgf/cm2)， CO2可以溶解至对应于气体压力的饱和浓度。因此，按照本设备，至 少可以获得2.00g CO2/1升H2O的高浓度的溶有CO2的水。相同的 情况也可以应用到除20℃以外的其它温度范围。
与正常大气压下在水中溶解的气体浓度相比，通过中空纤维膜组 件MO所产生的溶有O2的水或溶有N2的水具有更高的O2或N2浓度。作 为一个例子，在20℃下在正常大气压力下O2的溶解度为约44.3mg O2/1升H2O。这种O2浓度是在大气压下的上限。与之相比较，按照 本设备，按照溶解CO2的条件，O2可以溶解至对应于气体压力的饱和 浓度。这同样适用于溶解N2的情况。
中空纤维膜组件MO的出口部分通过后面描述的第二压力表P2与 喷撒器6相连。在正常操作条件下，已经通过中空纤维膜组件MO出 口部分的溶有CO2的水被送到喷撒器6，并通过喷撒器6的喷撒元件 61喷撒到植物上。相对于植物来说，喷撒器6的位置并不局限于特 定的某一位置。所述喷撒器6可以位于植物的上方并朝下喷撒，如图 1所示，或者所述喷撒器6可以位于植物下方并且朝上喷撒。
溶有气体的水的喷撒形式并不局限于特定的一种。但是通常优选 的是应用喷撒孔作喷撒元件61并以雾的形式喷撒溶有气体的水。相 应地，溶有气体的水被均匀喷撒到植物的叶子表面上，并通过小孔供 给植物内部，因此促进植物生长。每次要喷撒的溶有气体的水的量并 不局限于特定的一个值。但是喷撒时间通常在5-180秒之间，此时附 着在植物表面的水可能足以开始滴落。对于一个喷撒元件来说，优选 为100-600cc/min。
因此按照本设备，由于相对于中空纤维膜组件MO来说应用了高 的气体溶解速度，可以在非常短的时间内在加压条件下产生溶解在原 水中的溶有气体的水，并以必需量供给植物，其中所述溶有气体的水 可以达到饱和浓度，并且所述过程可以连续进行。
这里，前述的具有高浓度的溶有CO2的水所表现出的激活光合作 用的操作可以按如下考虑。首先，在水中溶解的CO2部分变成碳酸 (H2CO3)，并且该碳酸进行电离从而产生碳酸氢根离子(HCO3-)和氢离子 (H+)。当由本设备得到的高浓度的溶有CO2的水被喷撒到植物上时， 在植物叶子的外周边和内部之间将会产生比应用常规技术更高的浓度 梯度，因而增加了在单位时间内被分散且被植物吸收的CO2量和碳酸 氢根量。随后，已经被植物吸收了的碳酸氢根在广泛存在于植物中的 碳酸脱水酶(碳酸酐酶)的催化作用下，迅速转化为CO2。因此在叶绿 体基质中的CO2浓度升高，并且为CO2固定酶的二磷酸核酮糖羧化酶 的基质浓度增加。因此光合作用被激活，植物产量可以提高。
高浓度的溶有O2的水所表现出的植物生长促进作用的操作可以按 如下考虑。首先，当由本设备得到的高浓度的溶有O2的水被喷撒到植 物上时，在植物叶子的外周边和内部之间将会产生浓度梯度，并且O2被分散且被植物吸收，这是因为溶有O2的水的浓度高于在大气压的氧 气分压下溶解于水的O2浓度。O2被植物呼吸所消耗，并由此获得其生 命所必需的能量。更详细地说，当在糖酵解、脂肪酸氧化、柠檬酸循 环等过程中产生的NADH和FADH2的电子通过一系列电子传递而被转 移到O2上时，会产生ATP。需要能量的生物高聚物的生物合成和各种 反应的进行在与这种ATP共轭之前是不能实现的。因此O2的供给促进 了各种生物高聚物的生物合成和其它代谢，并提高了植物的产量。
在植物中存在的光呼吸作用反应中，从它们的基质角度来看，O2和CO2是竞争性的，对于CO2固定酶二磷酸核酮糖羧化酶来说，它们 中的一个阻止另一个的基质参加的反应。换句话说，当植物在高浓度 O2的气相条件下接收到光时，光呼吸是很忙的，而在某些类的植物 中，这会造成光合作用所达到的产量降低。因此，优选的是采用一种 在光不照射植物的黑暗期内向植物喷撒和供给溶有O2的水的方法，或 者一种用后面描述的溶有CO2的水更换所述水的方法，或者一种用后 面描述的溶有O2的水灌溉植物的方法。
高浓度的溶有N2的水所表现出的植物生长促进作用的操作可以按 如下考虑。首先，当由本设备得到的高浓度的溶有N2的水被喷撒到植 物上时，在植物叶子的外周边和内部之间将会产生浓度梯度，从而N2被分散且被植物吸收，这是因为溶有N2的水的浓度高于在大气压的氮 气分压下溶解于水的N2浓度。N2被一种固定N2的酶即固氮酶还原， 并转化为与活性有机物相关的氨，而所述活性有机物与植物生活在一 起并具有固氮能力。氨通过谷氨酰胺-谷氨酸合成路线或谷氨酸脱氢 酶合成有机氮化合物，如蛋白质或核酸。通过供给N2来促进有机氮化 合物如蛋白质或核酸的合成，并使植物的产量得到提高。
下面，将描述在本设备操作过程中当故障发生时各设备部件的控 制机理。设置在中空纤维膜组件MO出口部位的第二压力表P2用于监 测来自中空纤维膜组件MO出口部位的在喷撒器6中的溶有CO2的水 的液压。本设备需要在中空纤维膜组件MO的机械强度不被损坏的范 围内运行，并且因为溶解的水必需以雾的形式被喷撒出去，本设备通 常在压力为3kgf/cm2或更高的范围内操作。
当由于喷撒元件61的堵塞而造成所述液压超出前述范围时，使 用设置在第二压力表P2和喷撒器6之间的泄放阀S来降低所述液压 至预定压力。也就是说，一旦第二压力表P2的液压超过预定压力， 则泄放阀S打开从而降低液压。
优选地，当泄放阀S如上面所述被驱动时，则压力泵P对此作出 响应而被停止。为了卸压，如果需要中空纤维膜组件MO可以配有一 个通过控制阀SV1的排气通道。
所述控制单元按如下过程控制本设备的每个元件。首先，对应于 压力泵P控制阀SV2打开，供给CO2气体同时从中空纤维膜3的外部 加压，并同时使原水流入组成中空纤维膜组件MO的中空纤维膜3的 内部，从而连续产生溶有CO2的水。当溶有CO2的水被喷撒时由于某 种原因使第二压力表P2的液压超过预定的上限时，打开泄放阀S以 降低液压，并使压力泵P达到停动状态，使控制阀SV2达到关闭状 态。然后，打开控制阀SV1以进行卸压。
由图1的实施方案所给出的设备是用于产生和供给适合于植物生 长的高浓度的溶有CO2的水的一种设备。但除了溶有CO2的水外，本 设备也可以产生适合于植物生长的高浓度的溶有O2的水和高浓度的溶 有N2的水。
图3给出了用于产生适合于植物生长的溶有O2的水的设备的一个 例子，以及一种供给溶有O2的水的方法的一个例子。图3的设备几乎 由与图1的实施方案中所示的设备相同的设备元件组成，其与图1设 备的区别在于图3的设备没有泄放阀S。另外，溶有气体的水的供给 方法与图1的实施方案中所示的不同。针对供给由本设备产生的溶有 气体的水的方法，优选的是由植物的根部或由植物中所形成的区域供 给溶有气体的水。为了实现这一点，优选的是采用一种供给方法，按 照该方法将溶有气体的水喷撒到支持植物的土壤中，从而溶有气体的 水可以由植物的根部或由植物中所形成的区域被吸收。因此，图3给 出了一种情况，其中在植物下面设置了一个滴灌装置7。溶有气体的 水不需要故意以雾的形式喷撒。
因此，当应用本设备时，图1的实施方案所示的喷撒元件61并 不需要。优选的是采用一种方法，其中如图3所示的盒状滴灌装置7 与本设备相连，并通过它供给溶有气体的水。因此，当供给溶有气体 的水时，不需要考虑在滴灌装置7中发生堵塞，因而不必设置图1所 示的泄放阀S。
在图1实施方案中所示的设备和在图3实施方案中所示的设备均 为利用单个气体钢瓶产生溶有气体的水的设备。作为本设备的另一种 实施方案，可以提供选自CO2、O2和N2的多个气体钢瓶。图4给出了 具有CO2气体钢瓶1和O2气体钢瓶2的植物栽培设备的一个例子，以 及供给由本设备产生的溶有气体的水的方法的一个例子。本设备的第 一个特征是CO2气体管线和O2气体管线在半路上相互连接，并与中空 纤维膜组件MO相连，另外，在连接点之前，在CO2气体管线和O2气 体管线上分别设置了控制阀SV2和SV3。
本设备的第二个特征是从中空纤维膜组件MO出口部位通向下游 的管线在半路上分支为溶有CO2的水管线和溶有O2的水管线。在这些 管线上分别设置控制阀SV4和SV5。在本设备中，控制阀SV4和SV5 分别与相应的喷撒器6和相应的滴灌装置7相连。
下面，将描述本设备的控制机理。当溶有CO2的水产生并供给植 物时，响应压力泵P，控制阀SV2和SV4被控制而打开。另一方面， 当溶有O2的水产生并供给植物时，响应压力泵P，控制阀SV3和SV5 被控制而打开。当在去植物的途中一种溶有气体的水被另一种更换 时，控制阀SV1即刻打开，从而喷淋尚未被更换的溶有气体的水。其 它设备元件的控制方法与图1实施方案中所描述的相同。因此按照本 设备，如果需要，可以应用单个设备产生多种溶有气体的水，并且将 它们供给植物。因此，可以大幅度提高可处理性、方便性等。
(实施例)
下文将描述植物栽培方法，所述方法应用通过本发明的植物栽培 设备产生的溶有气体的水。但这并不限制本发明。
(实施例1)
将MHF(三层复合中空纤维)膜组件(由Mitsubishi Rayon Co.， Ltd.制造)用作中空纤维膜组件MO。应用图1的设备，在受光照的状 态(明亮期14小时，黑暗期10小时，24℃)下，在明亮期内，按30 分钟间隔、每次60秒而将溶有CO2的水以雾的形式喷撒到已经播种且 发芽的洋麻(大麻槿)上。该植物被栽培18天。这种溶有CO2的水的浓 度为2200 ppm。
(比较例1)
除了应用自来水替代实施例1的溶有CO2的水外，按照与实施例1 相同的方式进行比较例1。表1给出了关于实施例1和比较例1的已 经栽培了18天的洋麻的生长数据。表中的每一个数据均表示针对十 次试验样品的平均值±标准偏差。
从表1的数据可以理解，当由本发明的植物栽培设备得到的高浓 度的溶有CO2的水(2200ppm)被间歇喷撒到植物(洋麻)上时，植物的 生长得到促进。对各种植物如玉米(玉蜀黍)、萝卜(萝卜var. acanthiformis Makino)和菠菜(菠菜)也可以得到相似的结果。当将 溶有O2的水和溶有N2的水间歇喷撒到这些植物上时，也可以达到明 显的效果。
(实施例2)
应用图3的设备，在受光照的状态(明亮期14小时，黑暗期10 小时，24℃)下，在明亮期内，按30分钟间隔、每次60秒而将溶有 O2的水由滴灌装置供给已发芽的萝卜。该植物被栽培18天。这种溶 有O2的水的浓度为70ppm。
(比较例2)
除了应用自来水替代实施例2的溶有O2的水外，按照与实施例2 相同的方式进行比较例2。表2给出了关于实施例2和比较例2的已 经栽培了18天的萝卜的生长数据。表中的每个数据均表示针对八次 试验样品的平均值±标准偏差。
从表2的数据可以理解，当由本发明的植物栽培设备得到的高浓 度的溶有O2的水(70ppm)被间歇浇灌到植物(萝卜)上时，植物的生 长得到促进。对各种植物如玉米、洋麻和菠菜，也可以得到相似的结 果。当溶有CO2的水和溶有N2的水被间歇浇灌到这些植物上时，也可 以达到明显的效果。
应用本发明的各种高浓度的溶有气体的水的植物栽培方法和植物 栽培设备可以被广泛用于农业和林业领域以及通常的园艺领域。本发 明适用于提高农产品如谷物和蔬菜、花、果树、树木、和绿化用树的 产量，改善其质量，并促进其开花。另外，本发明对插条发根、接枝 嫁接(binding of graftings)、组织培养秧苗的环境适应都有很好 的效果。
正如上面所描述，本发明的植物栽培设备可以仅产生必需量的适 合于植物生长的溶有各种气体的水，并将这种溶有气体的水供给植 物，其中所述溶有气体的水具有比常规设备更高的浓度。另外，通过 向植物供给由这种设备产生的高浓度的溶有气体的水，植物的生长可 以得到促进。
[表1] 鲜重(g) 干重(g) 地上部分 干重(g) 地下部分 干重(g) 苗高(cm) 实施例1 2.77±0.79 0.36±0.12 0.30±0.10 0.06±0.02 19.2±1.8 比较例1 1.82±0.52 0.18±0.06 0.15±0.05 0.03±0.01 15.7±2.8 差别测试 (t测试) 进行 进行 进行 进行 进行
[表2] 鲜重(g) 干重(g) 地上部分干重(g) 地下部分干重(g) 实施例2 3.66±0.75 0.37±0.11 0.33±0.10 0.04±0.02 比较例2 2.55±0.70 0.23±0.06 0.20±0.06 0.03±0.01 差别测试 (t测试) 进行 进行 进行 未进行