【解決手段】種苗の育苗期における保温に用いられ、種苗を収容した収容体20を覆う育苗用被覆資材であって、収容体20の外側に露出し、白色顔料が配合された層である白層40と、収容体20の内側に露出し、銀色となる金属製粒子が配合された層である銀層32とを有することで、800nmの波長の近赤外線に対する反射率が略42〜73%となるようにした。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、この発明の好適な実施形態を添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図において付した同じ符号は同様の構成を有している。
【0013】
図1は、水稲の育苗期におけるハウス10内の様子を示す図であり、
図1(A)はハウス10の概略縦断面図である。
図1に示すように、水稲栽培では、水田に苗を植える前に、ハウス10内において、苗を所定の長さ(例えば12cm)になるまで育成を行う育苗を行う。ハウス10は、所謂ビニールハウスと呼ばれる公知のものであり、略透明な塩化ビニールフィルムや特殊ポリオレフィン系フィルムなどの樹脂製フィルムを略ドーム状にすることで形成されている。このハウス10の内側空間S1の温度は、日本本土において、例えば外気温が概ね14℃前後の場合は最高温度が18〜20℃前後、外気温が20〜25℃の場合は最高温度が30〜35℃となる。なお、本発明においてハウス10は必須条件ではなく、例えば、トンネルと呼ばれるものの内側での利用も可能である。
【0014】
そして、育苗期では、ハウス10内に種苗を収容する収容体20を置き、この収容体20に育苗用被覆資材(以下、「被覆資材」という)30を被せている。
収容体20は樹脂製或いは木製であって、育苗箱とも呼ばれ、上側が開口したトレー状であり、底に複数の小穴が開いている。この収容体20には土CRが入れられ、その上に種(不図示)がまかれ(藩種)、さらにその上に薄く土CRが被せられる。
図1の収容体20は2列づつ、計4列に配置されているが、一列〜三列であっても構わず、或いは五列以上であっても構わない。
【0015】
被覆資材30は、土CRとの間に内側空間S2を形成すると共に、この内側空間S2を封止するように収容体20の上に被せられる薄いシートである。
この被覆資材30は、収容体20の内側空間S2内を保温して、出芽、及び出芽をした後の苗の成長を促すための保温材であり、出芽期と緑化期に続けて使用される。内側空間S2の適切な温度は、育苗の種類・時期・地域などにより異なるが、水稲の場合、概ね、出芽期(4月上旬)の昼は約30〜32℃、緑化期(4月中旬)の昼は約20〜25℃となるように保温するのが好ましい。なお、夜については、出芽期及び緑化期の双方とも概ね15℃以上となるのが好ましい。
また、被覆資材30は、日よけとしても利用される。即ち、光を不要とする出芽期の後、緑化期に移行した際、急に強い光を当てると苗が白化するため、薄暗い曇りのような光を入れるための日よけとなる。従って、出芽期から緑化期にかけて用いられる被覆資材30については、保温性だけでなく、薄暗い光が差し込む程度の光透過性が必要とされる。この光透過性については、公知の事実として可視光線領域の波長の可視光の透過率が略5〜20%であることが好ましいとされている。該透過率が5%を下回ると光合成・保温不足などにより苗の成長に支障が生じ易くなり、20%を上回ると急に強い光が当たることで苗が白化する恐れがあるためである。なお、この20%の透過率を超えると必ず苗の白化が生じるものではないが、保温性と高温障害の防止という相反する観点のバランスを考慮しても20%の透過率を超えない方が好ましい。
【0016】
図1(B)は、本発明の実施形態に係る被覆資材30(
図1(A)のPA部分)の縦断面図である。
この図に示すように、被覆資材30は、白色の層である白層40と、銀色の層である銀層32とからなっている。白層40は
図1(A)の収容体20の外側(即ち、内側空間S1)に露出する外層であり、
図1(B)の銀層32は
図1(A)の収容体20の内側(即ち、内側空間S2)に露出する内層である。
【0017】
銀層32は、主に、内側空間S2の温度を維持するために利用され、内側空間S2の放射熱を跳ね返して、放射熱の外部への放出を有効に防止している。
本実施形態の銀層32は、透明度の高い直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)をベースにしている。この直鎖状低密度ポリエチレンは軟質性を有するため取扱い性に優れているが、耐候性に劣る。そこで、この直鎖状低密度ポリエチレンに対して、略透明な耐候剤(紫外線吸収剤)、酸化防止剤、及びメタロセン直鎖状低密度ポリエチレン(M−LLDPE)を配合し、より長期間(育苗期間以外のシート保管状態に左右されるものの10年を越える場合もあり)の使用を可能としている。
さらに、銀層32には、銀色となる金属製粒子が配合されている。金属製粒子にはアルミニウムが好適に用いられ、銀層32に占めるアルミニウムの割合は重量%で略2〜5%の範囲で好ましく適用でき、本実施形態の場合は2%とされている。このアルミニウムの割合は、後述する白層40中の酸化チタンの配合割合に基づいて決めるとよい。
【0018】
白層40は、主に、内側空間S2の温度の上昇のし過ぎを抑制するために利用される層であり、酸化チタン(TiO
2)などの白色顔料を配合することで白色化が可能である。
本実施形態の白層40は更に二層に分かれており、このため、被覆資材30は、最も外側の層である第1の白層34と、この第1の白層34と銀層32とに挟まれた第2の白層36と、最も内側の銀層32との三層構造となっている。なお、第1の白層34、第2の白層36、銀層32とは連続して形成され、その間に他の層(空気の層も含む)は介在しない。第1の白層34の厚みD1と第2の白層36の厚みD2と銀層32の厚みD3とは同様の厚みを有し、図の場合は夫々0.015mmである。このため、銀層32の厚みD3に対して、第1及び第2の白層34,36の全体の厚みD4は略2倍とされている。
【0019】
図の第1の白層34も、透明度が高く、軟質性に優れた直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)をベースにしている。そして、この直鎖状低密度ポリエチレンに対して、略透明な低密度ポリエチレン(Low Density Polyethylene)、耐候剤(紫外線吸収剤)、及び酸化防止剤を配合して、耐用年数を伸ばしている。さらに、本実施形態の第1の白層34には、白色を形成するための酸化チタンが配合されている。本実施形態の場合、第1の白層34に占める酸化チタンの割合は重量%で略16%とされている。
また、図の第2の白層36も、透明度が高く、軟質性に優れた直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)をベースにして、これに白色を形成するための酸化チタンを配合している。本実施形態の場合、第2の白層36に占める酸化チタンの割合は重量%で略32%とされている。なお、第2の白層36は中間層であり、光の照射が少ないため、耐候剤や酸化防止剤は配合されていない。
【0020】
このように、第1の白層34の酸化チタンを略16重量%、第2の白層34の酸化チタンを略32重量%とし、さらに、銀層32のアルミニウムを略2重量%とすることで、被覆資材30は、800nmの波長の近赤外線に対する反射率が略72.2%、可視光線領域内の波長の可視光(本実施形態の場合は500nmの波長の可視光)の透過率が略9.5%とされている。従って、光の波長と放射エネルギーとの関係を表す
図2に示す近赤外線の範囲FRの大半の吸収および透過を防止することができ、
図1の内側空間S2の温度の上昇のし過ぎを抑制できる。即ち、近赤外線は温度に大きな影響を与えるため、その反射率を高めて苗やけするような高温化を効果的に抑制でき、そして、このように近赤外線の吸収および透過を防止しつつ、緑化期に必要な光を取り入れることもできる。
【0021】
図3及び
図4は、
図1の被覆資材(800nmの波長の近赤外線に対する反射率が略72.2%、500μmの波長の可視光の透過率が略9.5%である被覆資材)30の既存の被覆資材に比べた温度的優位性を示す実験データである。
図の6番のグラフは
図1の被覆資材30を用いたデータである。また、1番から5番のグラフは従来の被覆資材を用いたデータであり、1番では銀色のシートのみからなるシルバーポリと呼ばれるものを用いている。2番では1番のシルバーポリの内側にアイホッカ♯40(商標)と呼ばれる不織布を設けたものを用いている。3番では発泡シートから形成された健苗シート(商標)と呼ばれるものを用いている。4番ではアルミニウムを蒸着した被覆資材でポリシャイン(商標)と呼ばれるものを用いている。5番では1番のシルバーポリの内側にラブシート(商標)と呼ばれる不織布を設けたものを用いている。
先ず、
図3を用いて該優位性を説明する。
図3は4月14日〜19日(新潟県における一般的な緑化期)に新潟県農業総合試験所において、被覆資材内(
図1の内側空間S2)で一時間おきに測定した温度データである。この実験では、通常の育苗と同じ条件にするため、4月12日に播種をし、その後(午前11時に)被覆資材で被覆した。
【0022】
図3に示すように、1番、2番、5番では、4月中旬でも根の伸長に悪影響を与える恐れがある40℃以上となる日があり、また、2番では苗やけの恐れがある45℃を超える日があるため、温暖化が進行する近年では好ましくはない。また、4番では、反対に日中でも25℃を下回る時間帯が続く日があり、保温を目的とする本来の被覆資材の役割を十分に果たしているとは言えない。
3番と6番については、日中では概ね25℃〜35℃の範囲にあり、高温化を防止できると共に保温性にも優れている。しかし、3番の被覆資材は発泡材で形成されており、短期間での経年劣化が免れない。即ち、被覆資材は10年は使用されることも多いのに対して、3番の被覆資材は長くても3年でヒビや割れが生じ、そこから日光があたって苗やけをするという問題が生じる。また、3番の被覆資材は厚みもあるため、作業性にも問題がある。この点、6番(本実施形態)の被覆資材は、
図1(B)で説明したように、白層40及び銀層32は双方とも、軟質性の高い低密度ポリエチレンをベースにしているため取扱い性に優れ、長期間の使用にも耐え得る。
【0023】
なお、本実施形態の6番の被覆資材は800nmの波長の近赤外線に対する反射率が略72.2%であって、緑化期であることが多い4月14日〜19日の最高温度を約34℃に抑えることができたが、800nmの波長の近赤外線の反射率を略42%にした場合、緑化期の最高温度を約45℃以内に抑制できることも分かった(不図示)。このことから、現在の温暖化のレベルにおいては、800nmの波長の近赤外線の反射率を略42%〜略73%にすることで、少なくとも緑化期における苗やけを防止できることが分かる。
このように、本実施形態の被覆資材は苗やけを防止できるが、
図3からは保温性についても問題なく発揮していることが分かる。
図3の時期で日中DYの温度が最も低いのが4月18日であるが、6番(本実施形態)の被覆資材を利用した場合、該18日の日中DYの平均温度は緑化期に必要とされている約20℃を超えている。
【0024】
図4は5月6日〜14日に新潟県農業総合試験所において、被覆資材内(
図1の内側空間S2)で一時間おきに測定した温度データである。この実験でも、通常の育苗と同じ条件にするため、5月6日に播種をし、その後(午前11時)被覆資材で被覆した。
従来のこの時期は、新潟県では緑化期後の硬化期に入った時期であるが、今後の温暖化の促進により、この時期の気温が4月に生じる恐れが想定されるし、場所、種苗種類、農法等の条件によって、この時期が緑化期になる場合もある。この点、例えば、
図4の5月13日の外気温は最高25℃に達しているが、本実施形態の6番の被覆資材では、根の伸長への悪影響を防止できる40℃未満という結果を唯一得ることができた。
これに対し、3番の発泡シートからなる被覆資材では、外気温が25℃の5月13日に40℃を超えてしまっており、他の日についても、3番の発泡シートに比べて6番の被覆資材の方が温度が低い。この
図4と上述した
図3により、外気温が高くなるに従って発泡シートよりも本実施形態の被覆資材の方が高温化防止の効果が高くなることが分かる。
なお、夜間の温度については、1番〜6番のいずれの被覆資材を使っても、温度に余り差はない。
【0025】
図5及び
図6は、上述した所望の近赤外線の反射率と可視光の透過率の双方を同時に得るために行った、白層に配合される酸化チタンと、銀層に配合されるアルミニウムの割合に関するテスト結果である。
図5は被覆資材を
図1(B)のように三層構造にした場合のテスト結果であり、
図6は
図7に示すように被覆資材を白層40と銀層32の二層構造にした場合のテスト結果である。なお、
図5及び
図6の「反射率」は800nmの波長の近赤外線に対する反射率であり、「透過率」は500nmの波長の可視光の透過率である。500nmの波長を測定対象とするのは、可視光線領域内における各波長の透過率を比較すると、その誤差が数%の範囲に収まることに基づき、基準値として好ましいからである。また、
図5の第1の白層、第2の白層、銀層の夫々の厚みは0.015mmであり、
図6の白層の厚み(
図7のD4)は0.03mm、銀層の厚み(
図7のD3)は0.015mmである。また、
図5の「白トータル」は第1及び第2の白層の全体に占める酸化チタンの割合を重量%で示している。
このテストを行ったのは、上述したように、少なくとも苗やけを防止するには800nmの波長の近赤外線の反射率を略42%〜略73%に、苗を問題なく成長させるには可視光線領域の波長の可視光の透過率を略5〜20%にするのが好ましく、そのために酸化チタンとアルミニウムの配合をどの程度にすべきかを把握するためである。
なお、これらのテストでは、光を各被覆資材に照射し、紫外可視近赤外分光光度計 V−770ST型(日本分光株式会社製)を用いて上記反射率と透過率を測定した。
【0026】
図5及び
図6のテスト結果から、以下のことが分かった。
先ず、
図5のテスト1〜7により、第1及び第2の白層の全体に占める酸化チタンの割合が高くなるに従って近赤外線の反射率が高まることが分かった(把握項目1)。
また、
図5のテスト11とテスト12とは、第1の白層と第2の白層の酸化チタンの割合を逆にしたものだが、いずれの場合も反射率は57%前後であり、このことから、外層の酸化チタンの割合と中間層の酸化チタンの割合とは、近赤外線に対する反射率について、略無関係であることも分かった(把握項目2)。
また、例えば
図5のテスト1と
図6のテスト15とは、共に白層全体に占める酸化チタンの割合が6重量%であり、反射率も同様の43%前後であった。同様にして、
図5のテスト3と
図6のテスト14とも、白層全体における酸化チタンの割合及び反射率が同様であった。このことから、白層が1層であっても複数層であっても、白層全体として同じ厚みであれば、反射率は左程変わらないことが分かった(把握項目3)
【0027】
以上のことから、白層が1層であっても、複数層であっても、或いは、複数層の夫々の白層に含有する酸化チタンの割合が区々であっても、白層全体に占める酸化チタンの合計重量の割合に追従して、近赤外線に対する反射率が変化する(酸化チタンが多くなれば反射率も下がる)ことが分かった。
また、
図5の白層全体に占める酸化チタンの割合が同じ24重量%であるのに対して、銀層に占めるアルミニウムの割合を変えていったテスト7〜10からは、アルミニウムの重量の割合が増加しても、反射率は左程変わらないことが分かった(把握項目4)。
従って、800nmの波長の近赤外線の反射率を略42%〜略73%にしたい場合は、白層全体に占める酸化チタンの割合を6重量%(
図5のテスト1参照)〜24重量%(
図5のテスト7参照)にすればよいことが分かった(把握項目5)。
【0028】
ところで、
図5のテスト6と7を見ると、両者とも銀層のアルミニウムの割合は同じであるのに、白層全体に占める酸化チタンが22重量%であるテスト6に比べて、白層全体に占める酸化チタンが24重量%であるテスト7の方が、透過率が1%下がっている。また、
図5のテスト1とテスト6を見ると、テスト6の方がテスト1に比べてアルミニウムの割合が低いにもかかわらず、白層全体に占める酸化チタンの割合が高いテスト6の方がテスト1に比べて透過率が低い。このことから、白層全体に占める酸化チタンの合計重量の割合に追従して、可視光に対する透過率も変化する(酸化チタンが多くなれば透過率も下がる)ことが分かる(把握項目6)。
また、
図5のテスト1とテスト7を見れば、全体の厚みが0.03mmである白層における酸化チタンを6〜24重量%の範囲内にすれば、銀層におけるアルミニウムを所定量にすることで、透過率を略5〜20%の範囲内にできることが分かる(把握項目7)。
また、
図5の白層全体に占める酸化チタンの割合が同じ24重量%であるのに対して、銀層に占めるアルミニウムの重量の割合を変えていったテスト7〜10からは、アルミニウムの重量の割合が増加するに従って、(反射率は左程変わらないが)透過率は下がっていく(2重量%増加するに従って透過率は概ね2%前後下がる)ことが分かった(把握項目8)。
以上のことから、全体の厚みが略0.03mmである白層において、白層全体に占める酸化チタンの割合を6〜24重量%の範囲内にして、略42%〜略73%の反射率を実現すると共に、所定の透過率を得て、その後、所定のアルミニウムが配合された銀層を内側に配設すれば、反射率は変えずに略5〜20%の透過率を得ることができる。この略5〜20%の可視光の透過率は緑化期に必要な透過率と従来から考えられており、図のテスト結果から、白層全体に占める酸化チタンを6〜24重量%の範囲内にした場合、銀層に占めるアルミニウムの割合を2〜5重量%にすることで達成できることが想定できた。
【0029】
本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
例えば、上述した実施形態では、3層構造(2層の白層と1層の銀層)とからなっているが、
図7に示すように、2層構造(1層の白層と1層の銀層)であっても構わない。なお、
図7のように2層構造の場合、白層40の厚みD4は銀層32の厚みD3の略2倍であるのが好ましい。
また、上記実施形態では、被覆資材を出芽期と緑化期に続けて使用し、硬化期に取り除く(除幕する)ことを想定して説明したが、本発明の被覆資材の使用方法はこれに限られず、例えば出芽期にのみ使用し、緑化期に除幕しても構わない。例えば、天候により外気温が高くて保温の必要性が低く、かつ、ハウスの位置により内側が薄暗い場合などでは、緑化期であっても被覆資材を使用する必要はなく、本発明の被覆資材は緑化期に必ず必要となるわけではない。
また、好ましい被覆資材の態様として、800nmの波長の近赤外線に対する反射率が略42〜73%である旨を説明をしたが、勿論、その前後の波長の近赤外線も反射している。
また、上述したように、本発明は可視光線領域(380nm〜750nm)の範囲内の一部の可視光の透過率が略5〜20%にあればよい。
さらに、本実施形態の育苗用被覆資材は水稲の育苗管理に好適に用いることができるが、例えば玉ねぎの育苗管理における保温に用いられてもよい。