特開 2023-102495 酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023102495

(43)【公開日】2023-07-25

(54)【発明の名称】酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 31/00 20180101AFI20230718BHJP

【ＦＩ】

A01G31/00 601A

A01G31/00 608

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022003007

(22)【出願日】2022-01-12

(71)【出願人】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(71)【出願人】

【識別番号】000103769

【氏名又は名称】オリエンタル白石株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(74)【代理人】

【識別番号】100198214

【弁理士】

【氏名又は名称】眞榮城 繁樹

(72)【発明者】

【氏名】高橋 正好

(72)【発明者】

【氏名】金 美貞

(72)【発明者】

【氏名】小林 俊秋

(72)【発明者】

【氏名】正司 明夫

【テーマコード（参考）】

2B314

【Ｆターム（参考）】

2B314MA02

2B314MA14

2B314MA23

2B314PA08

2B314PB44

2B314PC10

2B314PC32

(57)【要約】

【課題】発芽促進することができ発芽率の極めて高い酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法提供する。
【解決手段】少なくとも酸素をナノバブルに含有する酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法において、植物（本わざび）の種子の発芽時期に、カリウムイオンを含有する酸素ナノバブル水を供給して育成する。好ましくは、植物（本わざび）の種子の発芽時期に、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩化物イオンの３種類の特定イオンを全て含有する酸素ナノバブル水を供給して育成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも酸素をナノバブルに含有する酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法であって、
植物の種子の発芽時期に、カリウムイオンを含有する前記酸素ナノバブル水を供給して育成することを特徴とする酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法。

【請求項2】

植物の種子の発芽時期に、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩化物イオンの３種類の特定イオンを全て含有する酸素ナノバブル水を供給して育成すること
を特徴とする請求項１に記載の酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法。

【請求項3】

前記種子は、本わさびの種子であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法に関し、詳しくは、特定元素のイオンを含有した酸素ナノバブル水を用いた種子の発芽方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、酸素マイクロバブル水や酸素ナノバブル水を用いて植物を育成すると植物の成長が促進されること、特に、発芽時や発芽直後の苗木の時には、植物がより多くの溶存酸素を植物の細胞内に取り込めるため、苗の生育速度が早まり、育苗期間が短縮されることが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、農作物の育苗を行う水耕栽培において、植物の育苗期に、マイクロナノバブルを含有させた水耕液を用いる水耕育苗方法が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００２６］～［００３５］等参照）。

【0004】

しかし、特許文献１に記載の水耕育苗方法は、植物の成長速度が速く、植物の収穫量が増加するとされているものの、更なる発芽率の高さや成長速度を速くすることが望まれている。

【0005】

また、特許文献２には、酸素含有マイクロナノバブルを含む培養液を用いて盆栽用の植物を栽培する水耕栽培方法が開示されている（特許文献２の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００１２］～［００２３］等参照）。

【0006】

さらに、特許文献２には、盆栽用の植物が根を介して外部から取り入れる分として、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、カリウム（Ｋ）、イオウ（Ｓ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛(Ｚｎ)、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ホウ素（Ｂ）、塩素（Ｃｌ）、ニッケル（Ｎｉ)などの元素を含む液肥等が例示されている（特許文献２の明細書の段落［００１９］等参照）。

【0007】

しかし、特許文献２に記載の水耕栽培方法は、盆栽用の植物の活力を維持でき、盆栽用の植物を土を用いず確実に栽培することが可能とされているものの、盆栽の水耕栽培に限られており種子植物育成において発芽を促進させることができるか否かは不明であった。種子植物育成において発芽を促進させることは、種子の利用率の向上、発芽にかかる費用の低減などメリットが多く、発芽率の極めて高い植物育成方法が切望されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１５－９７５１５号公報

【特許文献2】国際公開第２０１９／０８７７１８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、発芽促進することができ発芽率の極めて高い酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

請求項１に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法は、少なくとも酸素をナノバブルに含有する酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法であって、植物の種子の発芽時期に、カリウムイオンを含有する酸素ナノバブル水を供給して育成することを特徴とする。

【0011】

請求項２に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法は、請求項１に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法において、植物の種子の発芽時期に、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩化物イオンの３種類の特定イオンを全て含有する酸素ナノバブル水を供給して育成することを特徴とする。

【0012】

請求項３に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法は、請求項１又は２に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法において、前記種子は、本わさびの種子であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

請求項１～３に係る発明によれば、植物の種子を極めて高い確率で発芽させることができる。

【0014】

特に、請求項２に係る発明によれば、さらに高い確率で植物の種子を発芽させることができる。

【0015】

特に、請求項３に係る発明によれば、本わさびの種子において、高い発芽率を達成させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法に用いる植物育成装置を示す模式図である。

【図2】図２は、３種類の特定イオン水溶液の発芽促進効果の１回目の検証実験の結果を示す本わさびの発芽の経時変化を示すグラフである。

【図3】図３は、３種類の特定イオン水溶液の発芽促進効果の２回目の検証実験の結果を示す本わさびの発芽の経時変化を示すグラフである。

【図4】図４は、３種類の特定イオン水溶液の発芽促進効果の検証実験の結果を示す供給する水溶液の違いのよる本わさびの種子の発芽の経時変化を比較したグラフである。

【図5】図５は、供給する水溶液の違いによるカリウムイオンの濃度変化及びカリウムイオンの吸収率の変化を示すグラフである。

【図6】図６は、供給する水溶液の違いによるカルシウムイオンの濃度変化及びカルシウムイオンの吸収率・放出率の変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0018】

＜酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法＞
図１を用いて、本発明の実施形態に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法について説明する。本実施形態に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法では、水耕栽培で植物の種子として本わさびの種子を育成して発芽させる場合を例示して説明する。図１は、本実施形態に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法に用いる植物育成装置１を示す模式図である。

【0019】

本実施形態に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法では、わさびの栽培に適した１０℃～２２℃程度の水温の水を供給して、図１に示すように、酸素ナノバブル水生成手段２で活性化作用を期待できる酸素ナノバブル水を生成し、水耕栽培により本わさびの種子にポンプＰで圧送して供給する。

【0020】

本実施形態では、図１に示すように、本わさびの種子は、発泡ウレタン等からなる培地４に切れ込みを入れて差し込まれ、そこに酸素ナノバブルを含有する循環水を供給する水耕栽培で育成した。なお、本実施形態では、一定期間毎（本実施形態では７日毎）に循環する水溶液を新しいものに取り換えた。勿論、本わさびの種子を通過した水を循環せずにそのまま排水してもよいことは云うまでもない。

【0021】

また、本実施形態では、酸素ナノバブル水は、マイクロナノバブル発生装置を用いて酸素や空気等の気体を加圧して液中に過飽和で溶解させ、急減圧により、液中にマイクロバブルとナノバブルを発生させ、マイクロバブル浮上分離後、ナノバブルのみ液中に残留させて使用している。但し、酸素ナノバブル水は、ナノオーダー（１μｍ以下）の直径の酸素ガスの微細気泡を含有する水のことを指しており、ナノオーダーの酸素ガスの微細気泡に加え、マイクロオーダー（１～１００μｍ）の微細酸素ガスを含有するマイクロナノバブル水としてもよい。また、酸素ナノバブル水とは、酸素ナノバブル又は空気ナノバブルのいずれか一方或いはその両方を含む少なくともナノサイズの微細気泡として酸素を含有する水のことを指している。

【0022】

酸素ナノバブル水生成手段２による具体的な酸素ナノバブル水の生成方式は、酸素気体と水を混合し、高速で旋回させることで酸素の気泡を作る「旋回流方式」、酸素気体に圧力をかけ、水中に溶け込ませて、一気に開放することで酸素の気泡を作る「加圧溶解方式」、オリフィス等の微細孔へ酸素気体に圧力をかけて通すことで酸素の気泡を作る「微細孔方式」、超音波でキャビテーションを起こし水中の酸素気体を膨張させて酸素の気泡を作る「超音波方式」など、が例示される。しかし、酸素ナノバブル水生成手段の生成方式は、特に限定されるものではなく、マイクロオーダー（１～１００μｍ）の微細酸素ガスを含有するマクロナノバブル水を生成できる手段であればよい。

【0023】

酸素をナノバブル状の微細な気泡とすることにより、浮力が小さくなり、長時間水中でブラウン運動をしながら浮遊し続けることができ、循環している水からでも植物の根から酸素が吸収され易くなる。このため、水耕栽培でも水中に雑菌が発生しにくく、植物が成長し易くなるというメリットがある。

【0024】

また、本実施形態に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法では、図１に示すように、本わさびの種子の発芽時期に、ナトリウムイオン（Ｎａ⁺）、カリウムイオン（Ｋ⁺）、及び塩化物イオン（Ｃｌ^-）の３種類の特定イオンの水溶液をタンク３に投入し、酸素ナノバブル水生成手段２で生成した酸素ナノバブル水とタンク３内で混合してポンプＰで圧送して本わさびの種子が差し込まれた培地４に供給する。これらの３種類の特定イオンの効用については、後述の実験において実験データに基づいて述べる。

【0025】

なお、本わさびの種子の発芽時期とは、本わさびの種子に水を供給し始めた０日～７０日程度の本わさびの種子が発芽可能な一定期間を指している。

【0026】

（３種類の特定イオン水溶液の発芽促進効果の検証実験）
次に、前述の３種類の特定イオンの発芽促進効果を検証するために行った本わさびの種子の時間（day：日）の経過にともなう発芽率の推移を記録した検証実験について説明する。

【0027】

前述の植物育成装置１を用いて、純度の高い水である超純水のみを供給する場合、３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した水溶液を供給する場合、強力な酸化剤である過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ₄）水溶液を供給する場合、オゾンナノバブル水を供給する場合、酸素ナノバブル水＋３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を供給する場合、のそれぞれ５通り場合の供給方法で供給してその本わさびの種子の発芽率を５０日（水を供給し始めた日を０日とする）間計測した。念のためこの検証実験は、２回行った。本検証実験の１回目の結果が図２であり、２回目の結果が図３である。

【0028】

図２，図３から明らかなように、前述の本発明の実施形態に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法と同様に、３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水を供給した場合は、１回目の実験、２回目の実験共に、他の場合と比べて圧倒的に発芽率が高いことが見て取れる。

【0029】

（他の金属イオンに置換した場合の検証実験）
次に、前述の３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）の一部を他の金属イオンに置き換えたものと比較し、前述の３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）が本わさびの発芽率に与える影響についての検証実験を行った。実験結果を図４に示す。

【0030】

具体的には、前述の植物育成装置１を用いて、超純水のみを供給する場合、前述の３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した水溶液を供給する場合、前述の３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水を供給した場合、前述の３種類の特定イオンの一部を置換した３種類のイオン（Ｎａ⁺，Ｃａ²⁺，Ｃｌ^-）を含有した水溶液を供給する場合、前述の３種類の特定イオンの一部を置換した３種類のイオン（Ｎａ⁺，Ｃａ²⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水を供給する場合、のそれぞれ５通り場合の供給方法で供給してその本わさびの種子の発芽をカウントし発芽率を７０日間計測した。

【0031】

図４から明らかなように、前述の本発明の実施形態に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法と同様に、３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水を供給した場合は、７０日後の発芽率が７１％であるのに対し、１種類の金属イオンを置換した３種類のイオン（Ｎａ⁺，Ｃａ²⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水を供給した場合は、発芽率が２９％である。この値は、超純水のみを供給する場合の発芽率３３％よりも低い結果となっている。よって、３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水を供給した場合は、発芽率が極めて高くなることが確認できた。

【0032】

（カリウムイオン及びカルシウムイオンの濃度変化の検証実験）
次に、前述の検証実験からカリウムイオンがキーポイントであることが分かったので、水溶液の交換周期である７日毎に各水溶液のカリウムイオンの濃度変化及びカルシウムイオンの濃度変化を計測した。

【0033】

具体的には、前述の植物育成装置１を用いて、超純水のみを供給する場合、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ₄）水溶液を供給する場合、３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水を供給した場合、１種類の金属イオンを置換した３種類のイオン（Ｎａ⁺，Ｃａ²⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水を供給した場合、３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した水溶液を供給する場合、３種類の特定イオンの一部を置換した３種類のイオン（Ｎａ⁺，Ｃａ²⁺，Ｃｌ^-）を含有した水溶液を供給する場合、オゾンナノバブル水を供給する場合、のそれぞれ７通り場合の供給方法で供給して７日毎の水溶液の交換時に最初と交換時とのカリウムイオン（Ｋ⁺）とカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）の濃度変化を計測した。計測結果を図５及び図６に示す。

【0034】

図５及び図６から明らかなように、３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水を供給した場合では、一定時期に、カリウムイオン（Ｋ⁺）を吸収し、カルシウムイオン（Ｃａ²⁺）を放出していることが分かる。つまり、３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水を供給した場合では、カリウムイオン（Ｋ⁺）が本わさびの種子に吸収され、カルシウムイオン（Ｃａ²⁺）が放出されることで発芽が促進されているものと推測される。

【0035】

以上説明した本実施形態に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法によれば、前述のように、酸素ナノバブル水ともに少なくともカリウムイオン（Ｋ⁺）を供給することにより、植物である本わさびの種子を極めて高い確率で発芽させることができる。このため、発芽にかかる費用を低減して本わさびの収穫量を増量することができる。

【0036】

また、本実施形態に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法のように、３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水を供給することにより、本わさびの種子の発芽時期に、種子にカリウムイオン（Ｋ⁺）の吸収と、カルシウムイオン（Ｃａ²⁺）の放出を促し、本わさびの発芽率を向上させることができる。

【0037】

（特定イオンを含有する水溶液の濃度の違いによる発芽率の検証実験）
次に、前述の３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）のうち２種類選択して種々組み合わせたものと３種類の特定イオンを全部供給する場合、供給する気体のナノバブルを、気体無し、酸素、空気、オゾンの場合をそれぞれ組み合わせて総重量に対する総イオンの塩分濃度が重量％で次表１に示すように本わさびに供給して５０日（水を供給し始めた日を０日とする）後の発芽率を観察した検証実験を行った。その結果を次表１に示す。

【0038】

【表1】

【0039】

表１から明らかなように、３種類の0.01%～0.2%の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水、空気ナノバブル水、オゾンナノバブル水を供給した場合、発芽５０日後の本わさびの発芽率は、それぞれ、45%～55%未満、35%未満および22%未満であるのに対し、１種類の金属イオンを置換した３種類のイオン（Ｎａ⁺，Ｃａ²⁺，Ｃｌ^-）を含有した酸素ナノバブル水及び空気ナノバブルを供給した場合は、発芽率がそれぞれ、22%未満及び19%未満となった。この値は、0.001%～3%の２種類のイオン（Ｎａ⁺，Ｃｌ^-）のみを供給する場合の発芽率（10%未満）よりも高い結果となっている。よって、３種類の特定イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，Ｃｌ^-）を含有した少なくとも酸素をナノバブルに含有する酸素ナノバブル水供給した場合は、発芽率が極めて高くなることが確認できた。

【0040】

以上、本発明の実施形態に係る酸素ナノバブル水を用いた植物育成方法について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

【符号の説明】

【0041】

１：植物育成装置
２：酸素ナノバブル水生成手段
３：タンク
４：培地
Ｐ：ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】