植物栽培裝置的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種植物栽培裝置，包括植物栽培用支持體和光源，其中植物栽培用支持體至少包含聚丙烯酸類高吸水性樹脂和/或其吸收水分和/或養液之后形成的水凝膠，光源用于提供植物光合作用所需的光照，其特征在于，所述光源為所發光波長為400?680nm的LED光源。本發明通過采用發光波長為400?680nm的LED光源作為植物栽培裝置提供光合作用所需的輻照，可以基本上避免聚丙烯酸類高吸水性樹脂的水凝膠發生流態化，變成水樣態。
【專利說明】
植物栽培裝置
技術領域
[0001] 本發明涉及植物栽培裝置，特別是以聚丙烯酸類高吸水性樹脂作為植物栽培用支 持體的植物栽培裝置。
【背景技術】
[0002] 無論是出于觀賞目的還是為了栽培食材，在家中或者室內培育植物，都很受歡迎。 最古老的植物栽培方法，是在器皿中加入肥料與泥土，適時澆水灌溉。但頻繁澆水灌溉，費 時費力；而且泥土也不衛生，因而一般不宜在室內進行種植。
[0003]因此，水耕栽培裝置，作為無需澆水灌溉也不使用泥土的植物栽培裝置被開發出 來了。但是，水耕栽培需要將含有肥料的水用作養液，所以必須要有養液的循環裝置，同時 也存在養液溢出，細菌易于繁殖等問題。
[0004] 此前，US6286254B1中提出了以聚丙烯酸類高吸水性樹脂作為植物用保水劑來儲 存養液，即作為植物栽培用支持體使用。通過高吸水性樹脂吸收養液，避免了養液溢出的困 擾，而且因為是水凝膠狀態，也抑制了細菌的繁殖(PCT/JP95/01223)。
[0005] 水凝膠狀態之所以能減少細菌的繁殖，是因為抑制了水凝膠中的水的自由度，使 水無法自由移動，因此，代謝緩慢的植物可以對水進行利用，而代謝較快的細菌，因無法對 其利用，從而減少了繁殖。
[0006] 然而，根據本發明的發明人的研究，盡管一些吸水性樹脂比如聚（N-乙烯基乙酰 胺)樹脂在吸收水分和/或養液變成凝膠的狀態下，經太陽光或熒光燈長時間照射后不會發 生流態化變成水樣態，但是聚丙烯酸類高吸水性樹脂在吸收養液變成凝膠的狀態下，經太 陽光或熒光燈長時間照射后，固態的水凝膠無法維持其水凝膠狀態，會變成水樣態，即流態 化。由于固體狀態的瓦解，植物栽培裝置會發生養液溢出、細菌易于繁殖等問題。
【發明內容】
[0007] 鑒于上述現有的技術問題，本發明的發明人在植物栽培裝置方面進行了廣泛而又 深入的研究，以期發現一種這樣的以聚丙烯酸類高吸水性樹脂作為植物栽培用支持體的植 物栽培裝置，該栽培裝置可以避免高吸水性樹脂吸收水分和/或養液變成水凝膠之后發生 流態化，或者大大延長發生前述流態化的時間。本發明人發現，通過采用所發光波長為400-680nm的LED光源為植物栽培裝置提供光合作用所需的輻照，可以大大延長聚丙烯酸類高吸 水性樹脂的水凝膠發生流態化變成水樣態的時間，甚至基本上避免聚丙烯酸類高吸水性樹 脂的水凝膠發生流態化，變成水樣態。本發明人正是基于前述發現完成了本發明。
[0008] 因此，本發明的目的是提供一種至少以聚丙烯酸類高吸水性樹脂作為植物栽培用 支持體的植物栽培裝置，該裝置能夠大大延長聚丙烯酸類高吸水性樹脂的水凝膠發生流態 化變成水樣態的時間，甚至基本上避免聚丙烯酸類高吸水性樹脂的水凝膠發生流態化，變 成水樣態。
[0009] 實現本發明上述目的的技術方案可以概括如下：
[0010] 1.-種植物栽培裝置，包括植物栽培用支持體和光源，其中植物栽培用支持體至 少包含聚丙烯酸類高吸水性樹脂和/或其吸收水分和/或養液之后形成的水凝膠，光源用于 提供植物光合作用所需的光照，其特征在于，所述光源為所發光波長為400-680nm的LED光 源。
[0011] 2.如第1項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述LED光源所發光的波長為 400_500nm 或者600_660nm。
[0012] 3.如第1或2項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高吸水性樹 脂在25°C的去離子水中的飽和吸水倍率為200-900倍，優選為300-800倍。
[0013] 4.如第1-3項中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高吸 水性樹脂具有與高分子鏈結合的羧基，并且基于其每I g干燥重量含有3-17mmol與高分子鏈 結合的羧基，優選含有7-13mmol與高分子鏈結合的羧基。
[0014] 5.如第1-4項中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高吸 水性樹脂基于其每Ig干燥重量含有〇. 3-7mmol，優選為0.5-2.5_〇1的羧基的堿金屬鹽和/ 銨鹽。
[0015] 6.如第1-5項中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高吸 水性樹脂含有羧基的多價金屬鹽。
[0016] 7.如第項1-6中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高吸 水性樹脂是表面交聯的高分子。
[0017] 8.如第1-7項中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高吸 水性樹脂為（甲基)丙烯酸和/或其堿金屬鹽和/銨鹽聚合得到的聚丙烯酸類高吸水性樹脂。
[0018] 9.如第1-8項中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述植物栽培用支持 體包含聚丙烯酸類高吸水性樹脂的水凝膠和多孔質材料。
[0019] 10.如第9項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述多孔質材料為開孔泡沫，優 選為聚氨酯開孔泡沫。
[0020] 11.如第9或10項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述多孔質材料與溶脹后 的聚丙烯酸類高吸水性樹脂的水凝膠各自呈層狀疊合使用。
[0021] 12.如第1-11項中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高 吸水性樹脂的每Ig干燥重量的鈣離子吸收量為O-IOOmg，每Ig干燥重量的氯離子含量為 0.07-7mmol〇
【附圖說明】
[0022] 圖1是本發明植物栽培裝置的示意圖，其中包含（2與3共同構成植物栽培用支持 體)：
[0023] 1 植物
[0024] 2聚丙烯酸類高吸水性樹脂
[0025] 3多孔質材料
[0026] 4吸收水分與養液的根
[0027] 5吸收氧氣的根
[0028] 6栽培植物的容器
[0029] 7 光源
[0030] 圖2是植物在利用本發明原理的植物栽培簡易裝置中生長的照片。
[0031]圖3是植物在利用本發明原理的植物栽培簡易裝置中生長的照片。
[0032]圖4a、4b和4c分別為實施例1中的凝膠A、B和C剛溶脹好照射之初的外觀。
[0033]圖5a、5b和5c分別為實施例1中的凝膠A、B和C在熒光照射下第3天的外觀。
[0034]圖6a和6b分別為實施例1中的凝膠A和B在熒光照射下第6天的外觀。
[0035]圖7a為實施例2中制備的凝膠在熒光燈下照射3天后的外觀，圖7b為實施例2中制 備的凝膠在LED燈下照射3天后的外觀。
[0036]圖8a為實施例3中制備的凝膠在熒光燈下照射3天后的外觀，圖8b為實施例3中制 備的凝膠在LED燈下照射3天后的外觀。
[0037]圖9a、9b和9c為實施例4中吸收了三種不同養液形成的凝膠在焚光燈下照射6天后 的外觀。
[0038]圖10a、IOb和IOc為實施例4中吸收了三種不同養液形成的凝膠在LED燈下照射6天 后的外觀。
【具體實施方式】
[0039] 根據本發明的一個方面，提供了一種植物栽培裝置，包括植物栽培用支持體和光 源，其中植物栽培用支持體至少包含聚丙烯酸類高吸水性樹脂和/或其吸收水分和/或養液 之后形成的水凝膠，光源用于提供植物光合作用所需的光照，其特征在于，所述光源為所發 光波長為400_680nm的LED光源。
[0040] 本發明植物栽培裝置包括一植物栽培用支持體，該植物栽培用支持體至少包含聚 丙烯酸類高吸水性樹脂和/或其吸收水分和/或養液之后形成的水凝膠。該聚丙烯酸類高吸 水性樹脂在吸收水分和/或養液形成水凝膠之后用于容納植物體的至少一部分。該水凝膠 起著保水劑作用的同時還對植物體起到支撐性作用。例如，植物的根和/或莖的一部分位于 水凝膠中，水凝膠對植物提供水和/或養分的同時進行支撐。
[0041 ]聚丙烯酸類高吸水性樹脂
[0042] 關于本發明的植物栽培裝置，支持植物1生長的植物栽培用支持體至少要使用高 吸水性樹脂2,其為聚丙烯酸類高吸水性樹脂。該高吸水性樹脂由于具有親水性高分子的交 聯構造，吸收水后發生溶脹不會發生溶解，從而形成水凝膠。
[0043] 本發明使用的聚丙烯酸類高吸水性樹脂具有非常高的吸水能力，其飽和吸水倍率 通常為其自生重量的數百倍。在本發明的一個優選實施方案中，聚丙烯酸類高吸水性樹脂 在25°C的去離子水中的飽和吸水倍率為200-900倍，優選為300-800倍。通常而言，聚丙烯酸 類高吸水性樹脂的飽和吸水倍率越高，其對植物栽培使用的養液的飽和吸收倍率也越高， 反之亦然。養液中的飽和吸水倍率較低時，需要更多量的高吸水性樹脂才能起到植物栽培 用支持體的作用。
[0044] 在本發明中，飽和吸水倍率(有時亦簡稱吸水倍率)按照下文所述進行測定：
[0045] 稱取一定量(W^g)的干燥吸水性樹脂，將其浸入過量(通常為所述吸水性樹脂的 預期最大吸水量的至少1.5倍）的去離子水（電導率不超過5yS/cm)中，然后在處于室溫(25 °C)的恒溫浴中靜置24小時，使所述吸水性樹脂溶脹。然后，過濾除去剩余的水后，測定吸水 溶脹后的保水用載體的重量(w2，g)，最后按照下列計算式得出飽和吸水倍率：
[0046] 飽和吸水倍率=(W2-Wi)Zffi
[0047] 聚丙烯酸類高吸水性樹脂具有與高分子鏈結合的羧基。在本發明的一個優選實施 方案中，聚丙烯酸類高吸水性樹脂基于其每Ig干燥重量含有3-17mmol與高分子鏈結合的羧 基，優選含有7-13mmol與高分子鏈結合的羧基。聚丙烯酸類高吸水性樹脂中包含的羧基全 部或部分與堿金屬鹽和/或銨鹽和/或其它鹽如鈣鹽結合，即得到相應的聚丙烯酸鹽類高吸 水性樹脂，該樹脂構成根據本發明使用的聚丙烯酸類高吸水性樹脂的一部分。在本發明的 另一實施方案中，聚丙烯酸類高吸水性樹脂的每Ig干燥重量所含羧基的堿金屬鹽和/或銨 鹽的總含量為〇. 3-7mmol，優選為0.5-2.5mmol。作為羧基的堿金屬鹽，優選是鈉鹽和/或鉀 鹽。作為羧基的其它金屬鹽，可以提及堿土金屬鹽，如鈣鹽、鎂鹽等。在本發明中，羧基鹽含 量的測定參見美國專利US6615539B1，該文獻引入本文作為參考。
[0048] 在本發明的另一優選實施方案中，所述聚丙烯酸類高吸水性樹脂的每Ig干燥重量 的鈣離子吸收量為O-lOOmg，每Ig干燥重量的氯離子含量為0.07-7mmol。在本發明中，鈣離 子吸收量的測定、氯離子的導入和氯離子含量的測定見美國專利US6615539B1，該文獻引入 本文作為參考。
[0049] 本發明使用的聚丙烯酸類高吸水性樹脂的制備是已知的。例如，可以通過使具有 相應羧基的堿金屬鹽和/或銨鹽的單體（I)、親水性單體(II)和交聯性單體（III)進行三元 共聚來制得，也可以使具有相應羧基的堿金屬鹽和/或銨鹽的單體(1)和親水性單體(II)進 行二元共聚然后交聯來制得，另外還可以使親水性單體（II)和交聯性單體（III)進行二元 共聚來制得，以及可以通過使親水性單體(II)進行聚合然后交聯來制得。
[0050] 此處，作為單體（I)，可以提及丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸等的堿金屬鹽 和/或銨鹽。可以使其作為單體的鹽進行聚合，也可以作為羧酸在聚合后通過中和而使其變 成鹽。
[0051] 作為親水性單體（II)，可以提及丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、丙烯酰胺、 甲基丙烯酰胺等。
[0052] 作為交聯性單體(III)，可以提及N，N'_亞甲基雙（甲基)丙烯酰胺、N，N'_亞乙基雙 (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。交聯性單體 (ΠΙ)的用量相對于共聚單體的總量，通常為0.01-5mol%，優選0.1-lmol%。
[0053] 在本發明的一個優選實施方案中，聚丙烯酸類高吸水性樹脂含有羧基的多價金屬 鹽。作為該多價金屬鹽的離子，例如可提及Ca2+、Mg 2+、Al3+、Ba2+、Sr2+、B3+、Be 2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+ 等，優選 Ca2+、Mg2+、Al3+、Ba2+、Sr 2+、B3+、Be2+，特別優選 Ca2+。
[0054] 基于聚丙烯酸類高吸水性樹脂的每Ig干燥重量，多價金屬鹽的適宜含量為0.1-7mmo 1，優選為0.5-6.5mmo 1，更優選為1.0-6. Ommo 1。在本發明中，羧基的多價金屬鹽含量的 測定參見美國專利US6615539B1，該文獻引入本文作為參考。
[0055] 在本發明的一個特別優選的實施方案中，聚丙烯酸類高吸水性樹脂是表面交聯的 高分子。
[0056] 作為向高分子化合物中引入交聯結構的方法，可以是在將那些用于形成該高分子 化合物的單體聚合時導入交聯結構的方法，也可以是在單體聚合結束后導入交聯結構的方 法。在本發明，二者均適用。前者的方法通常可以通過使二官能單體進行共聚來實施。后者 的方法一般可以通過光、電子射線等在分子間形成交聯結構來實施，也可以借助那些在其 分子中具有多個能夠與高分子化合物中的官能團（如羧基)等相結合的官能團（如異氰酸酯 基、縮水甘油基)的多官能分子作為交聯劑，使高分子化合物交聯來實施。
[0057]交聯密度可以通過改變工藝條件來任意控制以達到所希望的程度。例如，可以通 過改變二官能單體的共聚比來控制(對于前一方法），可以通過改變光、電子射線等輻照量 來控制(對于后一方法）。
[0058]在本發明中，交聯密度按照相對于總單體量計的摩爾支化率優選為0.0 1 -10111〇1%，更優選為0.05-5111〇1%。交聯密度可以通過例如13(：-匪1?測定法、11?測定法或元素 分析法來定量測定。
[0059] 另外，用于本發明的聚丙烯酸類高吸水性樹脂的生產過程中，可以通過使該高分 子的粒子的表面附近的交聯密度高于該粒子內部的交聯密度來更好地兼顧該高分子的高 吸水倍率和高的機械強度。粒子表面附近交聯密度較高的部分主要賦予粒子高的機械強 度，粒子內部交聯密度較低的部分主要賦予粒子高的吸水倍率。
[0060] 從兼顧高吸水倍率和高的機械強度的觀點考慮，有利的是，粒子表面附近的最高 交聯密度與粒子內部最低交聯密度之比通常為2-100，優選為5-100。在本發明中，粒子表面 附近的交聯密度與粒子內部的交聯密度的測定參見美國專利US6615539B1中所述方法，該 文獻引入本文作為參考。
[0061] 在本發明的一個尤其優選實施方案中，聚丙烯酸類高吸水性樹脂為（甲基)丙烯酸 和/或其堿金屬鹽和/銨鹽聚合得到的聚丙烯酸類高吸水性樹脂。在本發明的一個特別優選 實施方案中，使用日本美比歐(Mebiol)株式會社生產的商品名為"SkyGel"的吸水性樹脂作 為聚丙烯酸類高吸水性樹脂。使用SkyGel作為本發明植物栽培裝置使用的聚丙烯酸類高吸 水性樹脂，不僅能夠在足夠長的時間內不發生水化，產生良好的保水性，而且基本上不會阻 礙植物生根或根系發育，在同等條件下植物生長得更粗、更壯、更快。
[0062]對于聚丙烯酸類高吸水性樹脂的大小和形狀沒有特殊限制，例如，可以使用層狀、 微珠狀、纖維狀、膜狀、不規則狀等的各種形狀。為了加快高吸水性樹脂的吸水速度，較好的 方法是減小其大小，干燥時以0.1-Imm大小最適宜。
[0063]本發明中，微粒狀的聚丙烯酸類高吸水性樹脂吸收水分和/或養液后變為水凝膠 狀態，作為植物栽培用支持體發揮作用。
[0064] 光源
[0065] 植物的光合作用必須要有光。然而，太陽光或熒光燈的光在長期照射聚丙烯酸類 高吸水性樹脂的水凝膠之后會導致水凝膠流態化或液態化，因此，會發生植物倒伏、細菌易 于繁殖、植物栽培用支持體需要頻繁更換等問題。然而，通過采用所發光波長為400_680nm 的LED光源對植物進行照射，可以確保在足夠長的時間內（例如在植物的整個生長期），水凝 膠基本上不發生流態化，從而可以避免植物倒伏、細菌過渡繁殖及植物栽培用支持體的更 換等問題。
[0066] 對植物光合作用重要的光波波長為400-500nm(青-青綠色）和600-660nm(橙-紅 色）。另外，考慮到種植環境與人眼舒適度，能夠選擇性釋放出400-500nm波段的LED白光和 600_660nm(橙-紅色）的光源是最適合本發明的光源。因此，在本發明的一個優選實施方案 中，使用所發光的波長為400_500nm或者600-660nm的LED光源作為本發明植物栽培裝置的 光源。
[0067] 多孔質材料
[0068] 為了提高對植物的支撐性和對植物根部的供氧能力，有利的是將聚丙烯酸類高吸 水性樹脂與多孔質材料3組合使用，作為植物栽培用支持體。例如，通過將聚丙烯酸類高吸 水性樹脂與多孔質材料混合后制成植物栽培用支持體，或者在聚丙烯酸類高吸水性樹脂吸 收水分和/或養液溶脹形成的水凝膠(層)上覆蓋多孔質材料層，二者疊合使用。有利的是， 水凝膠層位于多孔質材料層下面。本發明人發現，聚丙烯酸類高吸水性樹脂吸收水分和/或 養液溶脹后的水凝膠層與多孔質材料層交疊的層狀構造可以獲得與該兩者均一混合情況 下基本相同的效果。其原因是，此結構有效地分配了根的職能，使吸收水分與養液的根4在 水凝膠層中生長，吸收氧氣的根5在多孔質材料中生長。
[0069] 關于多孔質材料，沒有特殊限制，珍珠巖、樹皮、海綿、水苔等已知材料都可使用， 但優選使用合成性多孔材料。為此可以選擇開孔泡沫，尤其是聚合物開孔泡沫，例如聚氨酯 開孔泡沫。特別是，聚氨酯開孔泡沫具有連通孔構造而具有親水性，因而最為合適。
[0070] 容器
[0071] 關于栽培植物的容器6,沒有特殊限制，只要是能盛裝作為植物栽培用支持體的吸 收水分和/或養液后的聚丙烯酸類高吸水性樹脂和任選的多孔質材料的容器都可以選用。 從可以觀察植物的根的生長這一角度出發，使用透明容器最好。
[0072] 本發明的植物栽培裝置既可以家庭使用，也可以用于農場種植，優選用于家庭使 用。
[0073] 下面將結合實施例對本發明作進一步的說明，應當指出的是，這些實施例僅是對 本發明的示范性說明，而不應認為是對本發明范圍的限制。
[0074] 實施例
[0075]本發明實施例使用的各吸水性樹脂性能如下：
[0076]吸水性樹脂A:聚(N-乙烯基乙酰胺)樹脂，昭和電工株式會社生產，25°C去離子水 中的飽和吸水倍率為31倍。
[0077]吸水性樹脂B:為聚丙烯酸鹽類樹脂，日本Mebiol株式會社生產，商品名為SkyGel， 25°C去離子水中的飽和吸水倍率為363倍;以及
[0078]吸水性樹脂C:為聚丙烯酸鹽類樹脂，山東諾爾生物科技有限公司生產，下文有時 稱作中國SAP，25 °C去離子水中的飽和吸水倍率為544倍。
[0079] 實施例1
[0080]在含有紫外線的熒光燈下，觀察以下凝膠的狀態變化。為了使各種凝膠的硬度一 致，實際吸水倍率為各自飽和吸水倍率的一半。
[0081 ] ①50mL的去離子水中（EC2yS/cm)中放入0.27g吸水性樹脂A后溶脹而成的凝膠A;
[0082] ②50mL的去離子水中（EC2yS/cm)中放入0.18g吸水性樹脂B后溶脹而成的凝膠B; 以及
[0083]③50ml的去離子水中（EC2yS/cm)中放入3.3g吸水性樹脂C后溶脹而成的凝膠C。 [0084]將上述3種凝膠各自置于20°C的室溫下、在光量子束密度為βΟμ molπ^?Γ1的含紫外 線的熒光燈照射下每天24小時全天候靜置觀察。
[0085]圖4a、4b和4c分別為凝膠Α、Β和C剛溶脹好照射之初的外觀，三種凝膠都不可流動。
[0086]圖5a、5b和5c分別為凝膠A、B和C在熒光照射下第三天的外觀，其中，凝膠A和B仍舊 不可流動，沒有發生水化，然而凝膠C完全可以流動，變成水樣態(水溶液化）。
[0087]圖6a和6b分別為凝膠A和B在熒光照射下第6天的外觀，其中，凝膠A仍舊不可流動， 沒有發生水化，然而凝膠B完全可以流動，變成水樣態(水溶液化）。
[0088]在同等實驗條件下，將熒光照射替換為LED照射(光量子束密度為80μπι〇1 Hf2iT1, 所發光波長為400_680nm)，凝膠Α、Β和C在照射6天后仍舊不可流動，沒有發生水化現象。 [0089] 實施例2
[0090] 在直徑6cm X高5cm的透明塑料容器中，加入Ig吸水性樹脂B和IOOmL自來水，使其 吸水溶脹。在20°C的室溫下，使用152μπι〇1 πιΛ-1的含紫外線的熒光燈和152ym〇l m-S-1的 LED燈(高化學株式會社制，所發光波長為400-680nm)分別每天24小時持續照射，進行觀察。 [0091 ]圖7a為熒光燈照射3天后的外觀，圖7b為LED燈照射3天后的外觀。由此可見，在熒 光燈下照射3天后，凝膠變得可以流動，變成水樣態(水溶液化），而在LED燈下照射3天后，凝 膠仍舊不可流動，沒有發生水化。
[0092] 實施例3
[0093] 在直徑6cmX高5cm的透明塑料容器中，加入Ig吸水性樹脂B和IOOmL自來水，使其 吸水溶脹，得到凝膠。在該凝膠中種植三顆綠色羅曼種子。然后，在20°C的室溫下，使用152μ mol Hf2iT1的含紫外線的焚光燈和152μπι〇1 Hf2iT1的LED燈(高化學株式會社制，所發光波長 為400-680nm)分別每天24小時持續照射，進行觀察。
[0094]圖8a為在熒光燈下照射3天后的外觀，圖8b為在LED燈下照射3天后的外觀。由此可 見，在熒光燈下照射3天后，凝膠變得可以流動，變成水樣態(水溶液化），種子被水淹沒，導 致一部分無法發芽;而在LED燈下照射3天后，凝膠仍舊不可流動，保持凝膠狀態，沒有發生 水化，所有種子都發芽了。
[0095] 實施例4
[0096] 在直徑6cmX高5cm的透明塑料容器中，加入0.5g吸水性樹脂B和50mL肥料養液，使 樹脂吸收養液溶脹。肥料養液每次使用一種，總共有三種，分別如下：
[0097] imec 肥料:Mebiol 株式會社制，EC= 1 · 03mS/cm，pH6 · 5，硝酸濃度 370ppm;
[0098] 大塚A處方肥料:大塚株式會社制，EC = 1.07mS/cm，pH6.6，硝酸濃度390ppm;以及 [00"] N. S.番前處方肥料:大塚株式會社制，EC = 1.08mS/cm，pH6.8，硝酸濃度380ppm。
[0100] 在20°C的室溫下，使用152ymol nfY1的含紫外線的熒光燈和152ymol nfY1的LED 燈(高化學株式會社制，所發光波長為400_680nm)分別每天24小時連續照射，進行觀察。 [010 1 ]圖9a、9b和9c為在焚光燈下照射6天后的外觀，其中圖9a為吸收了 imec肥料，圖9b 為吸收了大塚A處方肥料，圖9c為吸收了N.S.番茄處方肥料。由此可見，不管是吸收何種養 液，都發生了流態化(水溶液化），變成水樣態。
[0102] 圖10a、IOb和IOc為在LED燈下照射6天后的外觀，其中圖IOa為吸收了imec肥料，圖 IOb為吸收了大塚A處方肥料，圖IOc為吸收了 N.S.番茄處方肥料。由此可見，不管是吸收何 種養液，所有凝膠仍舊不可流動，保持凝膠狀態，都沒有發生流態化(水溶液化）。
[0103] 實施例5
[0104] 在一供栽培植物的丙烯酸樹脂制透明容器6(100mmX IOOmmX高度100mm、厚度 3mm)中，放入6克的吸水性樹脂B和600mL的大塚A處方(EC = 2. OmS/cm)的養液，使吸水性樹 月旨B溶脹。在高吸水性樹脂溶脹形成的水凝膠上覆蓋聚氨酯開孔泡沫(94mmX94mmX高度 28mm)，該聚氨酯開孔泡沫上開有1個中孔(23.5mm X 23.5mmX高度28mm)，在聚氨酯開孔泡 沫的中孔（23.5mm X 23.5mm X高度28mm)內，植入由育苗用聚氨酯開孔泡沫（23.5mm X 23 · 5謹X高度2&nm，中央以豎ICtam X橫ICtam劃上十字，有φ.1_2ππη深5謹的凹陷）及自來水 培育了 14天的綠色羅曼的幼苗。幼苗高約l-2cm，重量約為0.1-0.2g。
[0105] 移植后，將植物放置在LED光源下（日本高化學株式會社制LED: S0DATERU育照，所 發光波長為400_680nm)，照射16小時/天，在栽培溫度20°C的室內栽培4周，栽培期間內無需 額外添加養液。植物生長良好，收獲的作物重量能達到40g左右；同時，在整個生長期內吸收 了養液的吸水性樹脂B-直保持凝膠狀態，未發生流態化現象。
【主權項】
1. 一種植物栽培裝置，包括植物栽培用支持體和光源，其中植物栽培用支持體至少包 含聚丙烯酸類高吸水性樹脂和/或其吸收水分和/或養液之后形成的水凝膠，光源用于提供 植物光合作用所需的光照，其特征在于，所述光源為所發光波長為400-680nm的LED光源。2. 如權利要求1所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述LED光源所發光的波長為 400_500nm 或者600_660nm。3. 如權利要求1或2所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高吸水性樹 脂在25°C的去離子水中的飽和吸水倍率為200-900倍，優選為300-800倍。4. 如權利要求1-3中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高吸 水性樹脂具有與高分子鏈結合的羧基，并且基于其每lg干燥重量含有3-17mmol與高分子鏈 結合的羧基，優選含有7-13mmol與高分子鏈結合的羧基。5. 如權利要求1-4中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高吸 水性樹脂基于其每lg干燥重量含有〇. 3-7mmol，優選為0.5-2.5_〇1的羧基的堿金屬鹽和/ 銨鹽。6. 如權利要求1-5中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高吸 水性樹脂含有羧基的多價金屬鹽。7. 如權利要求1-6中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高吸 水性樹脂是表面交聯的高分子。8. 如權利要求1-7中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高吸 水性樹脂為（甲基)丙烯酸和/或其堿金屬鹽和/銨鹽聚合得到的聚丙烯酸類高吸水性樹脂。9. 如權利要求1-8中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述植物栽培用支持 體包含聚丙烯酸類高吸水性樹脂的水凝膠和多孔質材料。10. 如權利要求9所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述多孔質材料為開孔泡沫，優 選為聚氨酯開孔泡沫。11. 如權利要求9或10所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述多孔質材料與溶脹后 的聚丙烯酸類高吸水性樹脂的水凝膠各自呈層狀疊合使用。12. 如權利要求1-11中任一項所要求的植物栽培裝置，其特征在于，所述聚丙烯酸類高 吸水性樹脂的每lg干燥重量的鈣離子吸收量為〇-l〇〇mg，每lg干燥重量的氯離子含量為 0·07_7mmol〇
【文檔編號】A01G31/00GK105961168SQ201610125495
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年3月4日
【發明人】吉岡浩, 高潮
【申請人】美比歐株式會社, 高化學株式會社