植物栽培系统和植物栽培方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及植物栽培系统和植物栽培方法，所述系统和方法采用无孔性亲水性 膜，特别是聚乙烯醇(PVA)膜。
【背景技术】
[0002] 本发明人已经对使用无孔性亲水性膜的营养液栽培技术进行了长时间的各式各 样的研究，并且已经公开了下述的植物栽培系统和植物栽培方法:一种植物栽培设备和植 物栽培方法，其均使用下述技术，其中在与营养液接触设置的无孔性亲水性膜上栽培植物， 同时使所述膜与植物的根一体化(专利文件1); 一种植物栽培设备和植物栽培方法，其均使 用下述技术，其中还从无孔性亲水性膜上方进行灌溉(专利文件2);-种植物栽培系统，其 使用下述技术，其中无孔性亲水性膜沿营养液持续移动并与之接触(专利文件3); -种植物 栽培系统，其使用下述技术，其中在无孔性亲水性膜上方隔空气层设置蒸发抑制材料(专利 文件4);以及一种植物栽培系统，其使用下述技术，其中营养液持续供给至无孔性亲水性膜 的下表面(专利文件5)。
[0003] 专利文件1:日本再表2004-64499号公报 [0004] 专利文件2:日本特许4425244号公报
[0005] 专利文件3:日本特开2008-182909号公报
[0006] 专利文件4:日本特开2008-193980号公报 [0007] 专利文件5:日本特许4142725号公报
【发明内容】
[0008] 技术问题
[0009] 然而，专利文件1~5的植物栽培系统存在以下问题，当形成强壮根的植物在其下 表面与营养液接触放置的无孔性亲水性膜上栽培较长时间后，已与膜紧密接触而形成的植 物的根将穿透所述膜。
[0010] 当植物的根穿透所述膜时，植物的根直接与营养液接触，并且因此暴露于已经在 营养液中繁殖的细菌和病毒的感染下，由此致使其不能在健康条件下栽培植物。
[0011] 进一步，当植物的根穿透所述膜时，将在膜上形成孔洞，引起营养液穿过该膜流入 其上表面，造成根部出现腐烂，由此致使其不能在健康条件下栽培植物。
[0012] 此外，当植物的根穿透所述膜时，植物的根直接与营养液接触，因此致使其不能给 植物提供满意水平的水压(其为引起植物通过膜吸收水分而施加的应力），从而造成植物品 质出现下降。
[0013] 同时，如专利文件6所述，为了防止植物的根穿透所述膜，所述膜必须具有至少60μ m的厚度。当膜厚度增加时，出现的问题不仅是营养液的渗透速率降低而导致植物出现生长 抑制，而且也造成了膜的生产成本变高。
[0014] 专利文件6:日本特开2008-61503号公报
[0015]技术方案
[0016] 在此情况下，本发明人为了解决上述问题而进行了广泛而深入的研究。作为结果， 出乎意料地发现，通过使聚乙烯醇(PVA)膜在30°C水中测得的平衡溶胀度在125%~250% 范围内，而能够实现表现出优异的水或营养液的吸收性和渗透性的PVA膜。
[0017] 进一步，除了上述性质，本发明人还关注了聚乙烯醇(PVA)膜的粘弹性，特别是其 在预定温度的水中表现出的1Hz下的损耗正切值(tanS)，并发现，通过使PVA膜在30°C水中 的平衡溶胀状态下测得的损耗正切值(tanS)在0.005~0.2范围内，能够实现表现出适于植 物栽培的优异的膜强度的PVA膜。基于这些发现而完成了本发明。
[0018] 更具体而言，本发明提供以下方面。
[0019] 1)-种植物栽培系统，其包括：
[0020] 用于在其上栽培植物的聚乙烯醇(PVA)膜，
[0021 ]与所述PVA膜的下表面接触设置的营养液保持单元，和
[0022]用于将营养液供给至所述PVA膜下方位置的供给单元，
[0023]其中，所述PVA膜在30°C水中测得的平衡溶胀度在125%~250%范围内，并且在30 °C水中的平衡溶胀状态下测得的损耗正切值(tanS)在0.005~0.2范围内。
[0024] 2)根据上述第1方面所述的植物栽培系统，其中，所述PVA膜为双轴取向的PVA膜。
[0025] 3)根据上述第1或2方面所述的植物栽培系统，其中，所述PVA膜的干燥厚度为5μπι ~100μπ?ο
[0026] 4)根据上述第1~3方面中任一方面所述的植物栽培系统，其中，所述营养液保持 单元为水耕栽培槽，其容纳与所述PVA膜的下表面接触设置的营养液。
[0027] 5)根据上述第1~3方面中任一方面所述的植物栽培系统，其中，所述营养液保持 单元为具有不透水性表面的材料，所述不透水性表面上方设置有所述PVA膜并与所述PVA膜 接触或不接触，且
[0028] 其中，所述植物栽培系统进一步包括营养液供给单元，其用于将营养液持续或间 断地供给至所述PVA膜与所述营养液保持单元之间的位置。
[0029] 6)根据上述第5方面所述的植物栽培系统，其中，所述营养液供给单元包括设置在 所述PVA膜和所述营养液保持单元之间的滴灌水管(dripirrigationtube)。
[0030] 7)-种植物栽培方法，其包括：
[0031] (1)提供植物栽培系统，其包括：
[0032] 用于在其上栽培植物的PVA膜，
[0033]与所述PVA膜的下表面接触设置的营养液保持单元，和
[0034]用于将营养液供给至所述PVA膜下方位置的供给单元，
[0035]其中，所述PVA膜在30°C水中测得的平衡溶胀度在125%~250%范围内，并且在30 °C水中的平衡溶胀状态下测得的损耗正切值(tanS)在0.005~0.2范围内，
[0036] (2)在所述植物栽培系统的所述PVA膜上放置植物，以及
[0037] (3)使所述营养液通过所述PVA膜与所述植物接触，从而在所述PVA膜上栽培所述 植物。
[0038]技术效果
[0039]通过使用本发明的植物栽培系统(其采用了不仅具有优异的水或营养液的吸收性 和渗透性，还具有优异的膜强度的PVA膜)进行植物栽培，可以使植物的根长时间高效和稳 定地吸收满意量的营养成分，同时避免引发植物病害的细菌等的感染，还防止植物的根免 受引发根腐烂的氧缺乏等的影响，因此使其可以在长时间内持续显著地促进植物生长。
【具体实施方式】
[0040]下文将更直观地说明本发明。
[0041]本发明使用的PVA膜由作为原料的PVA制造。用于制造PVA的方法没有具体限制，且 PVA可以通过已知方法制造。也就是，PVA可以通过包括以下方法获得，该方法包括聚合乙烯 基酯化合物和使所得的乙烯基酯聚合物皂化。
[0042]乙烯基酯化合物的实例包括甲酸乙烯基酯、乙酸乙烯基酯、三氟乙烯基乙酸酯、丙 酸乙烯基酯、丁酸乙烯基酯、癸酸乙烯基酯、月桂酸乙烯基酯、叔碳酸乙烯基酯、棕榈酸乙烯 基酯和硬脂酸乙烯基酯。这些乙烯基酯化合物可以单独使用或组合使用。在上述的乙烯基 酯化合物中，从实践上来看，优选乙酸乙烯基酯。
[0043]在本发明中，只要不对本发明的目的有负面影响，除了乙烯基酯化合物以外，共聚 单体可以以约〇. 5摩尔％~约10摩尔％的量共聚。共聚单体的实例包括烯烃，如丙烯、异丁 烯、α-辛烯、α-十二碳烯和α-十八碳烯;不饱和酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸、马来酸、 马来酸酐和衣康酸、不饱和酸的盐和不饱和酸的单烷基酯或二烷基酯;腈类，如丙烯腈和甲 基丙烯腈;酰胺类，如丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺;烯烃磺酸，如乙撑二磺酸、烯丙基磺酸、甲 代烯丙基磺酸和烯烃磺酸盐类;烷基乙烯基醚、Ν-丙烯酰胺甲基三甲基氯化铵、烯丙基三甲 基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵、二甲基烯丙基乙烯基酮、Ν-乙烯基吡咯烷酮、氯化乙烯、 偏二氯乙烯;聚氧化烯（甲基)烯丙基醚，如聚氧乙烯（甲基)烯丙基醚和聚氧丙烯（甲基)烯 丙基醚;聚氧化烯（甲基)丙烯酸酯，如聚氧乙烯（甲基)丙烯酸酯和聚氧丙烯（甲基)丙烯酸 酯;聚氧化烯（甲基)丙烯酰胺，如聚氧乙烯（甲基)丙烯酰胺和聚氧丙烯（甲基)丙烯酰胺;聚 氧乙烯（1_(甲基）丙烯酰胺-1，1-双甲基丙基）酯、聚氧乙烯乙烯基醚、聚氧丙烯乙烯基醚、 聚氧乙烯烯丙胺、聚氧丙烯烯丙胺、聚氧乙烯乙烯胺、聚氧丙烯乙烯胺、3,4_二乙酰氧基-1-丁烯，乙烯基乙基碳酸酯和异丙烯基乙酸酯。
[0044]对于进行聚合(或共聚）的方法没有具体限制。可以使用任何已知的聚合方法。但 是，一般采用溶液聚合法，其使用醇作为溶剂，如甲醇、乙醇或异丙醇。当然，可以使用乳液 聚合法或悬浮聚合法。
[0045]聚合反应使用已知的自由基聚合催化剂进行，该催化剂例如偶氮二异丁腈、乙酰 过氧化物、苯甲酰过氧化物或月桂酰过氧化物。反应温度选自35°C~200°C的范围内（更优 选为 50°C~80°C)。
[0046] 获得的乙烯基酯聚合物的皂化通过以下方法进行:将乙烯基酯聚合物溶解在醇或 者由醇和脂肪酸酯构成的混合溶剂中，并且所述皂化反应在碱催化剂的存在下进行。醇的 实例包括甲醇、乙醇和丁醇。作为溶剂的脂肪酸酯的实例包括乙酸甲酯、乙酸乙酯和乙酸丁 酯。同样，其他的溶剂（如苯和己烷)可以与脂肪酸酯组合使用。在具有醇的混合物中，乙烯 基酯共聚物的浓度选自20重量％~50重量％的范围内。
[0047]作为皂化催化剂，可以使用碱催化剂，碱催化剂的实例包括碱金属氢氧化物和醇 化物，如氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、乙醇钠和甲醇钾。相对于乙烯基酯共聚物，所述催化 剂的用量在1毫摩尔当量~100毫摩尔当量的范围内。如果需要，皂化可以使用酸催化剂进 行，该酸催化剂例如盐酸、硫酸或对甲苯磺酸。
[0048]PVA的阜化度优选为90摩尔％以上(更优选为95摩尔％以上，还更优选为99摩尔％ 以上）。当PVA的皂化度低于90摩尔％时，PVA的耐水性可能会不利地降低。
[0049]PVA的平均聚合度优选为1，100以上(更优选为1，300~4，500，还更优选为1，300~ 4,200)。当平均聚合度小于1，100时，PVA可能不会展示出满意的膜强度并且可能会不利地 发生断裂等。本说明书