植物栽培装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种植物栽培装置，包括植物栽培用支持体和光源，其中植物栽培用支持体至少包含聚丙烯酸类高吸水性树脂和/或其吸收水分和/或养液之后形成的水凝胶，光源用于提供植物光合作用所需的光照，其特征在于，所述光源为所发光波长为400?680nm的LED光源。本发明通过采用发光波长为400?680nm的LED光源作为植物栽培装置提供光合作用所需的辐照，可以基本上避免聚丙烯酸类高吸水性树脂的水凝胶发生流态化，变成水样态。
【专利说明】
植物栽培装置
技术领域
[0001] 本发明涉及植物栽培装置，特别是以聚丙烯酸类高吸水性树脂作为植物栽培用支 持体的植物栽培装置。
【背景技术】
[0002] 无论是出于观赏目的还是为了栽培食材，在家中或者室内培育植物，都很受欢迎。 最古老的植物栽培方法，是在器皿中加入肥料与泥土，适时浇水灌溉。但频繁浇水灌溉，费 时费力；而且泥土也不卫生，因而一般不宜在室内进行种植。
[0003]因此，水耕栽培装置，作为无需浇水灌溉也不使用泥土的植物栽培装置被开发出 来了。但是，水耕栽培需要将含有肥料的水用作养液，所以必须要有养液的循环装置，同时 也存在养液溢出，细菌易于繁殖等问题。
[0004] 此前，US6286254B1中提出了以聚丙烯酸类高吸水性树脂作为植物用保水剂来储 存养液，即作为植物栽培用支持体使用。通过高吸水性树脂吸收养液，避免了养液溢出的困 扰，而且因为是水凝胶状态，也抑制了细菌的繁殖(PCT/JP95/01223)。
[0005] 水凝胶状态之所以能减少细菌的繁殖，是因为抑制了水凝胶中的水的自由度，使 水无法自由移动，因此，代谢缓慢的植物可以对水进行利用，而代谢较快的细菌，因无法对 其利用，从而减少了繁殖。
[0006] 然而，根据本发明的发明人的研究，尽管一些吸水性树脂比如聚（N-乙烯基乙酰 胺)树脂在吸收水分和/或养液变成凝胶的状态下，经太阳光或荧光灯长时间照射后不会发 生流态化变成水样态，但是聚丙烯酸类高吸水性树脂在吸收养液变成凝胶的状态下，经太 阳光或荧光灯长时间照射后，固态的水凝胶无法维持其水凝胶状态，会变成水样态，即流态 化。由于固体状态的瓦解，植物栽培装置会发生养液溢出、细菌易于繁殖等问题。
【发明内容】
[0007] 鉴于上述现有的技术问题，本发明的发明人在植物栽培装置方面进行了广泛而又 深入的研究，以期发现一种这样的以聚丙烯酸类高吸水性树脂作为植物栽培用支持体的植 物栽培装置，该栽培装置可以避免高吸水性树脂吸收水分和/或养液变成水凝胶之后发生 流态化，或者大大延长发生前述流态化的时间。本发明人发现，通过采用所发光波长为400-680nm的LED光源为植物栽培装置提供光合作用所需的辐照，可以大大延长聚丙烯酸类高吸 水性树脂的水凝胶发生流态化变成水样态的时间，甚至基本上避免聚丙烯酸类高吸水性树 脂的水凝胶发生流态化，变成水样态。本发明人正是基于前述发现完成了本发明。
[0008] 因此，本发明的目的是提供一种至少以聚丙烯酸类高吸水性树脂作为植物栽培用 支持体的植物栽培装置，该装置能够大大延长聚丙烯酸类高吸水性树脂的水凝胶发生流态 化变成水样态的时间，甚至基本上避免聚丙烯酸类高吸水性树脂的水凝胶发生流态化，变 成水样态。
[0009] 实现本发明上述目的的技术方案可以概括如下：
[0010] 1.-种植物栽培装置，包括植物栽培用支持体和光源，其中植物栽培用支持体至 少包含聚丙烯酸类高吸水性树脂和/或其吸收水分和/或养液之后形成的水凝胶，光源用于 提供植物光合作用所需的光照，其特征在于，所述光源为所发光波长为400-680nm的LED光 源。
[0011] 2.如第1项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述LED光源所发光的波长为 400_500nm 或者600_660nm。
[0012] 3.如第1或2项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高吸水性树 脂在25°C的去离子水中的饱和吸水倍率为200-900倍，优选为300-800倍。
[0013] 4.如第1-3项中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高吸 水性树脂具有与高分子链结合的羧基，并且基于其每I g干燥重量含有3-17mmol与高分子链 结合的羧基，优选含有7-13mmol与高分子链结合的羧基。
[0014] 5.如第1-4项中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高吸 水性树脂基于其每Ig干燥重量含有〇. 3-7mmol，优选为0.5-2.5_〇1的羧基的碱金属盐和/ 铵盐。
[0015] 6.如第1-5项中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高吸 水性树脂含有羧基的多价金属盐。
[0016] 7.如第项1-6中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高吸 水性树脂是表面交联的高分子。
[0017] 8.如第1-7项中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高吸 水性树脂为（甲基)丙烯酸和/或其碱金属盐和/铵盐聚合得到的聚丙烯酸类高吸水性树脂。
[0018] 9.如第1-8项中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述植物栽培用支持 体包含聚丙烯酸类高吸水性树脂的水凝胶和多孔质材料。
[0019] 10.如第9项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述多孔质材料为开孔泡沫，优 选为聚氨酯开孔泡沫。
[0020] 11.如第9或10项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述多孔质材料与溶胀后 的聚丙烯酸类高吸水性树脂的水凝胶各自呈层状叠合使用。
[0021] 12.如第1-11项中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高 吸水性树脂的每Ig干燥重量的钙离子吸收量为O-IOOmg，每Ig干燥重量的氯离子含量为 0.07-7mmol〇
【附图说明】
[0022] 图1是本发明植物栽培装置的示意图，其中包含（2与3共同构成植物栽培用支持 体)：
[0023] 1 植物
[0024] 2聚丙烯酸类高吸水性树脂
[0025] 3多孔质材料
[0026] 4吸收水分与养液的根
[0027] 5吸收氧气的根
[0028] 6栽培植物的容器
[0029] 7 光源
[0030] 图2是植物在利用本发明原理的植物栽培简易装置中生长的照片。
[0031]图3是植物在利用本发明原理的植物栽培简易装置中生长的照片。
[0032]图4a、4b和4c分别为实施例1中的凝胶A、B和C刚溶胀好照射之初的外观。
[0033]图5a、5b和5c分别为实施例1中的凝胶A、B和C在荧光照射下第3天的外观。
[0034]图6a和6b分别为实施例1中的凝胶A和B在荧光照射下第6天的外观。
[0035]图7a为实施例2中制备的凝胶在荧光灯下照射3天后的外观，图7b为实施例2中制 备的凝胶在LED灯下照射3天后的外观。
[0036]图8a为实施例3中制备的凝胶在荧光灯下照射3天后的外观，图8b为实施例3中制 备的凝胶在LED灯下照射3天后的外观。
[0037]图9a、9b和9c为实施例4中吸收了三种不同养液形成的凝胶在焚光灯下照射6天后 的外观。
[0038]图10a、IOb和IOc为实施例4中吸收了三种不同养液形成的凝胶在LED灯下照射6天 后的外观。
【具体实施方式】
[0039] 根据本发明的一个方面，提供了一种植物栽培装置，包括植物栽培用支持体和光 源，其中植物栽培用支持体至少包含聚丙烯酸类高吸水性树脂和/或其吸收水分和/或养液 之后形成的水凝胶，光源用于提供植物光合作用所需的光照，其特征在于，所述光源为所发 光波长为400_680nm的LED光源。
[0040] 本发明植物栽培装置包括一植物栽培用支持体，该植物栽培用支持体至少包含聚 丙烯酸类高吸水性树脂和/或其吸收水分和/或养液之后形成的水凝胶。该聚丙烯酸类高吸 水性树脂在吸收水分和/或养液形成水凝胶之后用于容纳植物体的至少一部分。该水凝胶 起着保水剂作用的同时还对植物体起到支撑性作用。例如，植物的根和/或茎的一部分位于 水凝胶中，水凝胶对植物提供水和/或养分的同时进行支撑。
[0041 ]聚丙烯酸类高吸水性树脂
[0042] 关于本发明的植物栽培装置，支持植物1生长的植物栽培用支持体至少要使用高 吸水性树脂2,其为聚丙烯酸类高吸水性树脂。该高吸水性树脂由于具有亲水性高分子的交 联构造，吸收水后发生溶胀不会发生溶解，从而形成水凝胶。
[0043] 本发明使用的聚丙烯酸类高吸水性树脂具有非常高的吸水能力，其饱和吸水倍率 通常为其自生重量的数百倍。在本发明的一个优选实施方案中，聚丙烯酸类高吸水性树脂 在25°C的去离子水中的饱和吸水倍率为200-900倍，优选为300-800倍。通常而言，聚丙烯酸 类高吸水性树脂的饱和吸水倍率越高，其对植物栽培使用的养液的饱和吸收倍率也越高， 反之亦然。养液中的饱和吸水倍率较低时，需要更多量的高吸水性树脂才能起到植物栽培 用支持体的作用。
[0044] 在本发明中，饱和吸水倍率(有时亦简称吸水倍率)按照下文所述进行测定：
[0045] 称取一定量(W^g)的干燥吸水性树脂，将其浸入过量(通常为所述吸水性树脂的 预期最大吸水量的至少1.5倍）的去离子水（电导率不超过5yS/cm)中，然后在处于室温(25 °C)的恒温浴中静置24小时，使所述吸水性树脂溶胀。然后，过滤除去剩余的水后，测定吸水 溶胀后的保水用载体的重量(w2，g)，最后按照下列计算式得出饱和吸水倍率：
[0046] 饱和吸水倍率=(W2-Wi)Zffi
[0047] 聚丙烯酸类高吸水性树脂具有与高分子链结合的羧基。在本发明的一个优选实施 方案中，聚丙烯酸类高吸水性树脂基于其每Ig干燥重量含有3-17mmol与高分子链结合的羧 基，优选含有7-13mmol与高分子链结合的羧基。聚丙烯酸类高吸水性树脂中包含的羧基全 部或部分与碱金属盐和/或铵盐和/或其它盐如钙盐结合，即得到相应的聚丙烯酸盐类高吸 水性树脂，该树脂构成根据本发明使用的聚丙烯酸类高吸水性树脂的一部分。在本发明的 另一实施方案中，聚丙烯酸类高吸水性树脂的每Ig干燥重量所含羧基的碱金属盐和/或铵 盐的总含量为〇. 3-7mmol，优选为0.5-2.5mmol。作为羧基的碱金属盐，优选是钠盐和/或钾 盐。作为羧基的其它金属盐，可以提及碱土金属盐，如钙盐、镁盐等。在本发明中，羧基盐含 量的测定参见美国专利US6615539B1，该文献引入本文作为参考。
[0048] 在本发明的另一优选实施方案中，所述聚丙烯酸类高吸水性树脂的每Ig干燥重量 的钙离子吸收量为O-lOOmg，每Ig干燥重量的氯离子含量为0.07-7mmol。在本发明中，钙离 子吸收量的测定、氯离子的导入和氯离子含量的测定见美国专利US6615539B1，该文献引入 本文作为参考。
[0049] 本发明使用的聚丙烯酸类高吸水性树脂的制备是已知的。例如，可以通过使具有 相应羧基的碱金属盐和/或铵盐的单体（I)、亲水性单体(II)和交联性单体（III)进行三元 共聚来制得，也可以使具有相应羧基的碱金属盐和/或铵盐的单体(1)和亲水性单体(II)进 行二元共聚然后交联来制得，另外还可以使亲水性单体（II)和交联性单体（III)进行二元 共聚来制得，以及可以通过使亲水性单体(II)进行聚合然后交联来制得。
[0050] 此处，作为单体（I)，可以提及丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸等的碱金属盐 和/或铵盐。可以使其作为单体的盐进行聚合，也可以作为羧酸在聚合后通过中和而使其变 成盐。
[0051] 作为亲水性单体（II)，可以提及丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺等。
[0052] 作为交联性单体(III)，可以提及N，N'_亚甲基双（甲基)丙烯酰胺、N，N'_亚乙基双 (甲基）丙烯酰胺、二（甲基）丙烯酸乙二醇酯、二（甲基）丙烯酸二甘醇酯等。交联性单体 (ΠΙ)的用量相对于共聚单体的总量，通常为0.01-5mol%，优选0.1-lmol%。
[0053] 在本发明的一个优选实施方案中，聚丙烯酸类高吸水性树脂含有羧基的多价金属 盐。作为该多价金属盐的离子，例如可提及Ca2+、Mg 2+、Al3+、Ba2+、Sr2+、B3+、Be 2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+ 等，优选 Ca2+、Mg2+、Al3+、Ba2+、Sr 2+、B3+、Be2+，特别优选 Ca2+。
[0054] 基于聚丙烯酸类高吸水性树脂的每Ig干燥重量，多价金属盐的适宜含量为0.1-7mmo 1，优选为0.5-6.5mmo 1，更优选为1.0-6. Ommo 1。在本发明中，羧基的多价金属盐含量的 测定参见美国专利US6615539B1，该文献引入本文作为参考。
[0055] 在本发明的一个特别优选的实施方案中，聚丙烯酸类高吸水性树脂是表面交联的 高分子。
[0056] 作为向高分子化合物中引入交联结构的方法，可以是在将那些用于形成该高分子 化合物的单体聚合时导入交联结构的方法，也可以是在单体聚合结束后导入交联结构的方 法。在本发明，二者均适用。前者的方法通常可以通过使二官能单体进行共聚来实施。后者 的方法一般可以通过光、电子射线等在分子间形成交联结构来实施，也可以借助那些在其 分子中具有多个能够与高分子化合物中的官能团（如羧基)等相结合的官能团（如异氰酸酯 基、缩水甘油基)的多官能分子作为交联剂，使高分子化合物交联来实施。
[0057]交联密度可以通过改变工艺条件来任意控制以达到所希望的程度。例如，可以通 过改变二官能单体的共聚比来控制(对于前一方法），可以通过改变光、电子射线等辐照量 来控制(对于后一方法）。
[0058]在本发明中，交联密度按照相对于总单体量计的摩尔支化率优选为0.0 1 -10111〇1%，更优选为0.05-5111〇1%。交联密度可以通过例如13(：-匪1?测定法、11?测定法或元素 分析法来定量测定。
[0059] 另外，用于本发明的聚丙烯酸类高吸水性树脂的生产过程中，可以通过使该高分 子的粒子的表面附近的交联密度高于该粒子内部的交联密度来更好地兼顾该高分子的高 吸水倍率和高的机械强度。粒子表面附近交联密度较高的部分主要赋予粒子高的机械强 度，粒子内部交联密度较低的部分主要赋予粒子高的吸水倍率。
[0060] 从兼顾高吸水倍率和高的机械强度的观点考虑，有利的是，粒子表面附近的最高 交联密度与粒子内部最低交联密度之比通常为2-100，优选为5-100。在本发明中，粒子表面 附近的交联密度与粒子内部的交联密度的测定参见美国专利US6615539B1中所述方法，该 文献引入本文作为参考。
[0061] 在本发明的一个尤其优选实施方案中，聚丙烯酸类高吸水性树脂为（甲基)丙烯酸 和/或其碱金属盐和/铵盐聚合得到的聚丙烯酸类高吸水性树脂。在本发明的一个特别优选 实施方案中，使用日本美比欧(Mebiol)株式会社生产的商品名为"SkyGel"的吸水性树脂作 为聚丙烯酸类高吸水性树脂。使用SkyGel作为本发明植物栽培装置使用的聚丙烯酸类高吸 水性树脂，不仅能够在足够长的时间内不发生水化，产生良好的保水性，而且基本上不会阻 碍植物生根或根系发育，在同等条件下植物生长得更粗、更壮、更快。
[0062]对于聚丙烯酸类高吸水性树脂的大小和形状没有特殊限制，例如，可以使用层状、 微珠状、纤维状、膜状、不规则状等的各种形状。为了加快高吸水性树脂的吸水速度，较好的 方法是减小其大小，干燥时以0.1-Imm大小最适宜。
[0063]本发明中，微粒状的聚丙烯酸类高吸水性树脂吸收水分和/或养液后变为水凝胶 状态，作为植物栽培用支持体发挥作用。
[0064] 光源
[0065] 植物的光合作用必须要有光。然而，太阳光或荧光灯的光在长期照射聚丙烯酸类 高吸水性树脂的水凝胶之后会导致水凝胶流态化或液态化，因此，会发生植物倒伏、细菌易 于繁殖、植物栽培用支持体需要频繁更换等问题。然而，通过采用所发光波长为400_680nm 的LED光源对植物进行照射，可以确保在足够长的时间内（例如在植物的整个生长期），水凝 胶基本上不发生流态化，从而可以避免植物倒伏、细菌过渡繁殖及植物栽培用支持体的更 换等问题。
[0066] 对植物光合作用重要的光波波长为400-500nm(青-青绿色）和600-660nm(橙-红 色）。另外，考虑到种植环境与人眼舒适度，能够选择性释放出400-500nm波段的LED白光和 600_660nm(橙-红色）的光源是最适合本发明的光源。因此，在本发明的一个优选实施方案 中，使用所发光的波长为400_500nm或者600-660nm的LED光源作为本发明植物栽培装置的 光源。
[0067] 多孔质材料
[0068] 为了提高对植物的支撑性和对植物根部的供氧能力，有利的是将聚丙烯酸类高吸 水性树脂与多孔质材料3组合使用，作为植物栽培用支持体。例如，通过将聚丙烯酸类高吸 水性树脂与多孔质材料混合后制成植物栽培用支持体，或者在聚丙烯酸类高吸水性树脂吸 收水分和/或养液溶胀形成的水凝胶(层)上覆盖多孔质材料层，二者叠合使用。有利的是， 水凝胶层位于多孔质材料层下面。本发明人发现，聚丙烯酸类高吸水性树脂吸收水分和/或 养液溶胀后的水凝胶层与多孔质材料层交叠的层状构造可以获得与该两者均一混合情况 下基本相同的效果。其原因是，此结构有效地分配了根的职能，使吸收水分与养液的根4在 水凝胶层中生长，吸收氧气的根5在多孔质材料中生长。
[0069] 关于多孔质材料，没有特殊限制，珍珠岩、树皮、海绵、水苔等已知材料都可使用， 但优选使用合成性多孔材料。为此可以选择开孔泡沫，尤其是聚合物开孔泡沫，例如聚氨酯 开孔泡沫。特别是，聚氨酯开孔泡沫具有连通孔构造而具有亲水性，因而最为合适。
[0070] 容器
[0071] 关于栽培植物的容器6,没有特殊限制，只要是能盛装作为植物栽培用支持体的吸 收水分和/或养液后的聚丙烯酸类高吸水性树脂和任选的多孔质材料的容器都可以选用。 从可以观察植物的根的生长这一角度出发，使用透明容器最好。
[0072] 本发明的植物栽培装置既可以家庭使用，也可以用于农场种植，优选用于家庭使 用。
[0073] 下面将结合实施例对本发明作进一步的说明，应当指出的是，这些实施例仅是对 本发明的示范性说明，而不应认为是对本发明范围的限制。
[0074] 实施例
[0075]本发明实施例使用的各吸水性树脂性能如下：
[0076]吸水性树脂A:聚(N-乙烯基乙酰胺)树脂，昭和电工株式会社生产，25°C去离子水 中的饱和吸水倍率为31倍。
[0077]吸水性树脂B:为聚丙烯酸盐类树脂，日本Mebiol株式会社生产，商品名为SkyGel， 25°C去离子水中的饱和吸水倍率为363倍;以及
[0078]吸水性树脂C:为聚丙烯酸盐类树脂，山东诺尔生物科技有限公司生产，下文有时 称作中国SAP，25 °C去离子水中的饱和吸水倍率为544倍。
[0079] 实施例1
[0080]在含有紫外线的荧光灯下，观察以下凝胶的状态变化。为了使各种凝胶的硬度一 致，实际吸水倍率为各自饱和吸水倍率的一半。
[0081 ] ①50mL的去离子水中（EC2yS/cm)中放入0.27g吸水性树脂A后溶胀而成的凝胶A;
[0082] ②50mL的去离子水中（EC2yS/cm)中放入0.18g吸水性树脂B后溶胀而成的凝胶B; 以及
[0083]③50ml的去离子水中（EC2yS/cm)中放入3.3g吸水性树脂C后溶胀而成的凝胶C。 [0084]将上述3种凝胶各自置于20°C的室温下、在光量子束密度为βΟμ molπ^?Γ1的含紫外 线的荧光灯照射下每天24小时全天候静置观察。
[0085]图4a、4b和4c分别为凝胶Α、Β和C刚溶胀好照射之初的外观，三种凝胶都不可流动。
[0086]图5a、5b和5c分别为凝胶A、B和C在荧光照射下第三天的外观，其中，凝胶A和B仍旧 不可流动，没有发生水化，然而凝胶C完全可以流动，变成水样态(水溶液化）。
[0087]图6a和6b分别为凝胶A和B在荧光照射下第6天的外观，其中，凝胶A仍旧不可流动， 没有发生水化，然而凝胶B完全可以流动，变成水样态(水溶液化）。
[0088]在同等实验条件下，将荧光照射替换为LED照射(光量子束密度为80μπι〇1 Hf2iT1, 所发光波长为400_680nm)，凝胶Α、Β和C在照射6天后仍旧不可流动，没有发生水化现象。 [0089] 实施例2
[0090] 在直径6cm X高5cm的透明塑料容器中，加入Ig吸水性树脂B和IOOmL自来水，使其 吸水溶胀。在20°C的室温下，使用152μπι〇1 πιΛ-1的含紫外线的荧光灯和152ym〇l m-S-1的 LED灯(高化学株式会社制，所发光波长为400-680nm)分别每天24小时持续照射，进行观察。 [0091 ]图7a为荧光灯照射3天后的外观，图7b为LED灯照射3天后的外观。由此可见，在荧 光灯下照射3天后，凝胶变得可以流动，变成水样态(水溶液化），而在LED灯下照射3天后，凝 胶仍旧不可流动，没有发生水化。
[0092] 实施例3
[0093] 在直径6cmX高5cm的透明塑料容器中，加入Ig吸水性树脂B和IOOmL自来水，使其 吸水溶胀，得到凝胶。在该凝胶中种植三颗绿色罗曼种子。然后，在20°C的室温下，使用152μ mol Hf2iT1的含紫外线的焚光灯和152μπι〇1 Hf2iT1的LED灯(高化学株式会社制，所发光波长 为400-680nm)分别每天24小时持续照射，进行观察。
[0094]图8a为在荧光灯下照射3天后的外观，图8b为在LED灯下照射3天后的外观。由此可 见，在荧光灯下照射3天后，凝胶变得可以流动，变成水样态(水溶液化），种子被水淹没，导 致一部分无法发芽;而在LED灯下照射3天后，凝胶仍旧不可流动，保持凝胶状态，没有发生 水化，所有种子都发芽了。
[0095] 实施例4
[0096] 在直径6cmX高5cm的透明塑料容器中，加入0.5g吸水性树脂B和50mL肥料养液，使 树脂吸收养液溶胀。肥料养液每次使用一种，总共有三种，分别如下：
[0097] imec 肥料:Mebiol 株式会社制，EC= 1 · 03mS/cm，pH6 · 5，硝酸浓度 370ppm;
[0098] 大塚A处方肥料:大塚株式会社制，EC = 1.07mS/cm，pH6.6，硝酸浓度390ppm;以及 [00"] N. S.番前处方肥料:大塚株式会社制，EC = 1.08mS/cm，pH6.8，硝酸浓度380ppm。
[0100] 在20°C的室温下，使用152ymol nfY1的含紫外线的荧光灯和152ymol nfY1的LED 灯(高化学株式会社制，所发光波长为400_680nm)分别每天24小时连续照射，进行观察。 [010 1 ]图9a、9b和9c为在焚光灯下照射6天后的外观，其中图9a为吸收了 imec肥料，图9b 为吸收了大塚A处方肥料，图9c为吸收了N.S.番茄处方肥料。由此可见，不管是吸收何种养 液，都发生了流态化(水溶液化），变成水样态。
[0102] 图10a、IOb和IOc为在LED灯下照射6天后的外观，其中图IOa为吸收了imec肥料，图 IOb为吸收了大塚A处方肥料，图IOc为吸收了 N.S.番茄处方肥料。由此可见，不管是吸收何 种养液，所有凝胶仍旧不可流动，保持凝胶状态，都没有发生流态化(水溶液化）。
[0103] 实施例5
[0104] 在一供栽培植物的丙烯酸树脂制透明容器6(100mmX IOOmmX高度100mm、厚度 3mm)中，放入6克的吸水性树脂B和600mL的大塚A处方(EC = 2. OmS/cm)的养液，使吸水性树 月旨B溶胀。在高吸水性树脂溶胀形成的水凝胶上覆盖聚氨酯开孔泡沫(94mmX94mmX高度 28mm)，该聚氨酯开孔泡沫上开有1个中孔(23.5mm X 23.5mmX高度28mm)，在聚氨酯开孔泡 沫的中孔（23.5mm X 23.5mm X高度28mm)内，植入由育苗用聚氨酯开孔泡沫（23.5mm X 23 · 5謹X高度2&nm，中央以竖ICtam X横ICtam划上十字，有φ.1_2ππη深5謹的凹陷）及自来水 培育了 14天的绿色罗曼的幼苗。幼苗高约l-2cm，重量约为0.1-0.2g。
[0105] 移植后，将植物放置在LED光源下（日本高化学株式会社制LED: S0DATERU育照，所 发光波长为400_680nm)，照射16小时/天，在栽培温度20°C的室内栽培4周，栽培期间内无需 额外添加养液。植物生长良好，收获的作物重量能达到40g左右；同时，在整个生长期内吸收 了养液的吸水性树脂B-直保持凝胶状态，未发生流态化现象。
【主权项】
1. 一种植物栽培装置，包括植物栽培用支持体和光源，其中植物栽培用支持体至少包 含聚丙烯酸类高吸水性树脂和/或其吸收水分和/或养液之后形成的水凝胶，光源用于提供 植物光合作用所需的光照，其特征在于，所述光源为所发光波长为400-680nm的LED光源。2. 如权利要求1所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述LED光源所发光的波长为 400_500nm 或者600_660nm。3. 如权利要求1或2所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高吸水性树 脂在25°C的去离子水中的饱和吸水倍率为200-900倍，优选为300-800倍。4. 如权利要求1-3中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高吸 水性树脂具有与高分子链结合的羧基，并且基于其每lg干燥重量含有3-17mmol与高分子链 结合的羧基，优选含有7-13mmol与高分子链结合的羧基。5. 如权利要求1-4中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高吸 水性树脂基于其每lg干燥重量含有〇. 3-7mmol，优选为0.5-2.5_〇1的羧基的碱金属盐和/ 铵盐。6. 如权利要求1-5中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高吸 水性树脂含有羧基的多价金属盐。7. 如权利要求1-6中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高吸 水性树脂是表面交联的高分子。8. 如权利要求1-7中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高吸 水性树脂为（甲基)丙烯酸和/或其碱金属盐和/铵盐聚合得到的聚丙烯酸类高吸水性树脂。9. 如权利要求1-8中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述植物栽培用支持 体包含聚丙烯酸类高吸水性树脂的水凝胶和多孔质材料。10. 如权利要求9所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述多孔质材料为开孔泡沫，优 选为聚氨酯开孔泡沫。11. 如权利要求9或10所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述多孔质材料与溶胀后 的聚丙烯酸类高吸水性树脂的水凝胶各自呈层状叠合使用。12. 如权利要求1-11中任一项所要求的植物栽培装置，其特征在于，所述聚丙烯酸类高 吸水性树脂的每lg干燥重量的钙离子吸收量为〇-l〇〇mg，每lg干燥重量的氯离子含量为 0·07_7mmol〇
【文档编号】A01G31/00GK105961168SQ201610125495
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】吉岡浩, 高潮
【申请人】美比欧株式会社, 高化学株式会社