用于促进幼苗生长的工具、系统、方法和工厂、栽培用幼苗设备组、及栽培方法

具体实施方式

下面，将根据附图详细说明根据本发明的用于促进幼苗生长的工具、用于促进幼苗生长的系统、促进幼苗生长的方法、用于促进幼苗生长的工厂、栽培用幼苗设备组、以及在栽培地处的栽培方法。注意，下面示出的实例仅是用于适当说明本发明的范例，决不是为了限制本发明。

实例1

图1是说明本发明的实例1的图示，并且代表根据本发明的用于促进幼苗生长的工具的结构。使用所述用于促进生长的工具的目的是使幼苗生长为具有能到达可获得植物生长所必需的水量的土壤层的长根，因为，在例如旱地等被认为难以生长植物的区域中，盐常常存在于离地面较浅的层中，在使用含盐的水进行灌溉时发生盐的聚集，并且不能获得植物生长所必需的水量，除非所述根到达地中很深的土壤层。

为此，所述用于促进生长的工具包括：管(以下称之为根部圆筒)10，具有可到达栽培地中很深的含水层的长度；以及培育介质12，装在根部圆筒10中，具有允许提高固定在根部圆筒10的上部开口部分内的幼苗11的根的向下生长速度的硬度。根部圆筒10内的培育介质12的硬度被调整为等于或低于栽培地的土壤硬度。在用上述干密度表示硬度时且在大豆的栽培地的土壤硬度为1.5Mg·m^-3的情况下，当所述土壤硬度被调整到等于或小于1.35Mg·m^-3时，根的向下伸长速度可被提高到等于或大于两倍(与栽培土壤硬度(＝1.5Mg·m^-3)的情形相比)，当所述土壤硬度被调整到等于或小于0.5Mg·m^-3时，根的向下伸长速度可被提高到等于或大于五倍(与栽培土壤硬度(＝1.5Mg·m^-3)的情形相比)。换言之，根部圆筒10内的培育介质12的硬度优选尽可能低。

根部圆筒10可以为柱体，且其嘴的形状可以为例如三角形和正方形等多边形，或为椭圆形。所述根部圆筒具有开口的上端和下端，并且可具有任何嘴形，只要培育介质12能被放在其内部中即可。并且，通过连接多个管，可使得所述根部圆筒的长度为预定长度。所述根部圆筒的孔径(上部和下部)优选为一致的。所述根部圆筒的孔径优选被设定为在不阻止根伸长且可确保保持植物生长所必需的养分和水的量的范围内的最小直径。如果所述根部圆筒的孔径被设定为太小，则将可能利用壁表面的影响阻止根伸长，如果所述根部圆筒的孔径被设定为太大，则重量和体积变大，从而减少可操作性。所述根部圆筒的最优孔径根据植物品种而不同，并且通常被优选设定为幼苗的主根直径的约20倍。

对于形成所述根部圆筒10的材料，具有透水性、保水性和透气性的材料是优选的。可将无机和有机多孔材料用作所述材料。无机多孔材料包括通过烧结干燥的浆体颗粒获得的多孔烧结体，且无机多孔材料包括由合成树脂等形成的硬泡沫材料。并且，在如后面所述的实际栽培幼苗并且原样留下(left as they are)的时间，将所述根部圆筒10与幼苗11一起插入地内，因此随着时间的推移而降解从而变成土壤的部分的生物降解材料是优选的。这是因为不仅环境得以保护，而且在幼苗11长得粗大时所述管没有抑制其生长。

所述根部圆筒10的长度取决于在计划栽培幼苗11的区域中的层的深度方向上的含湿量，并且在将所述长度设定为在离用于栽培的土壤表面的深度处存在植物生长所必需的水质量和水量的深度时是有效的。请注意，将所述根部圆筒10的长度设定为直到含水层的精确长度不一定是必要的。这是因为，即使根部圆筒10有些短，已经在所述根部圆筒10中生长的根也能从根部圆筒10的下端进一步向下生长。

培育介质12允许幼苗11被插入根部圆筒10的内部中或固定在上部开口部分10a的内部，使得幼苗11的茎部分和根受保护，且培育介质12由具有透水性、保水性、和透气性的材料形成，以允许供氧。所述材料包括土壤、沙子、砂砾、蛭石、海绵状合成树脂等。

重要的是在将培育介质12全部放在根部圆筒10的内部上时将培育介质12的硬度调整到允许提高幼苗11的根的生长速度的硬度，且所述硬度等于或低于栽培地的土壤硬度。在根部圆筒10中的培育介质12的硬度优选尽可能低。

幼苗11固定在具有在所述结构中用于促进生长的工具中，且通过经由根部圆筒10供应水和氧气，允许幼苗11的根在如图2中所示的根部圆筒10的内部10b中的纵向上生长。由于放在根部圆筒10的内部10b中的培育介质12的硬度被调整到允许提高幼苗11的根11a的生长速度的硬度，所以根11a快速向下生长。同时，当供给幼苗11的根11a的水量被设定为裸最小值(bareminimum)时，换言之，当供水不足时，幼苗11使根11a以比幼苗11放在水丰富的环境中时更快的速度生长到水存在的方向。因此，当通过允许根部圆筒10的下端接触水、连续滴水给根部圆筒10的上端部等，将根部圆筒10放在湿润条件下时，幼苗11使根11a较快地向下生长，仿佛幼苗11感觉到根部圆筒10下面存在水源似的。结果，在短期内培育具有长根的幼苗是可能的。并且，由于根部圆筒10中的培育介质12的密度被设定为低，根部圆筒10、幼苗11、和培育介质12的总重量很小，所以无论培育幼苗11中间或培育后有多长时间，都可轻易地将幼苗11与根部圆筒10一起运送。注意，通过将是对所述运送和栽培最有利的方式的一组“根部圆筒10、幼苗11、和培育介质12”作为栽培用幼苗设备组，可能进一步促进幼苗在难以栽培植物的区域中的栽培。

实例2

图3是说明本发明的实例2的图示，并且代表用于促进幼苗生长的系统的第一结构，所述结构允许多个幼苗11使用多个实例1中所示的根部圆筒10同时生长。所述用于促进幼苗生长的系统包括：液体肥料箱20，用于在其中储存用于幼苗的液体肥料20a；以及架部件21，将多个根部圆筒10保持在其下端至少临时浸在液体肥料箱20的液体肥料20a中的状态中。利用所述用于促进生长的系统，多个幼苗被培育，但是可使用几个幼苗或甚至一个幼苗，并且使幼苗有效生长的可能性没有改变。

架部件21具有上下单元(图中未示出)，所述上下单元关于液体肥料箱20上下移动多个根部圆筒10。另一方面，液体肥料箱20设置有充气单元(图中未示出)，所述充气单元通过强制地将空气溶解在液体肥料箱20中的液体肥料20a中，提高所述液体材料20a中的溶解氧的量。提供上下单元给架部件21的原因是，当将根部圆筒10一直浸在液体肥料箱中时，根变得腐烂。利用上下单元，根部圆筒的下尖端部临时浸在液体肥料箱中一段时间，并且被允许吸收液体肥料，之后再次举高所述下尖端部，使多余的水利用重力滴落。

实例3

图4是说明本发明的实例3的图示，并且代表用于促进幼苗生长的系统的第二结构，所述结构允许多个幼苗11使用多个实例1中所示的根部圆筒10同时生长。所述用于促进幼苗生长的系统包括：架部件30，用于保持多个根部圆筒10；以及液体肥料供应单元31，以滴的形式供应液体肥料给每个根部圆筒10的上端。

在所述结构中，可获得类似于实例2的系统的效果。并且，在所述系统中，分别从根部圆筒10的上端执行供应养分给根部圆筒10，因此，当将能防止水蒸发的涂层应用在用于所述系统的根部圆筒10的外表面上时，可将供给根部圆筒10的水的蒸发主要限制到上端面，从而使得可能显著节省液体肥料的供应。所述涂层材料优选是例如聚乙烯基板材或铝箔等能防止水蒸发并且容易附着和分离的材料。注意，当根长进地内时，不必供水给根部圆筒的上部。在此情况下，优选的是执行表面灌溉，从而使得可能减少从地面蒸发的量。

实例4

图5是说明本发明的实例4的图示，并且代表下端内设置有适应层40的根部圆筒10。通过将硬度高于装在幼苗11插在其中的根部圆筒10中的培育介质的硬度的土壤材料装在根部圆筒10的下端内，构成所述适应层40。设置适应层40的原因是，当幼苗11的根11a到达根部圆筒10的下端且生长到如图中所示适于栽培的状态时，预先促进侧根的生长，且促进伸到根部圆筒10外面的栽培土壤的根，使得根11a能忍受难以栽培的实际土壤，并且生长。在这些步骤中，通过填充土壤材料，将适应层40设置在根部圆筒10的下端，所述土壤材料具有与在幼苗11的根11a到达根部圆筒10的下端之前幼苗11扎根的土壤一样高的硬度，并且允许一直在根部圆筒10内生长的根11a的尖端长进适应层40。这样，可在运输到例如干燥质地等幼苗11扎根的较硬土壤之前促进侧根的生长。结果，伸到栽培土壤的根变得更好，并且可提高幼苗的移植生长率。

实例5

图6是说明本发明的实例5的图示，并且代表已经生长到从根部圆筒10的下端部暴露的幼苗11处于根修剪处理下的状态。用本实例5示出的用于促进幼苗生长的方法的特性在于，从根部圆筒10的下端暴露的幼苗11的尖端被切割(根修剪处理50)。通过抑制尖端部分的优势生长(所谓的顶端优势)，可促进根11a的侧根的生长和伸长。已经经历根修剪处理50的根11a容易长出侧根，并且当根11a被埋在用于栽培幼苗的土壤(栽培土壤)52中时，如图8中所示，侧根开始从根修剪处理50形成的切割部分延伸到周围的土壤。结果，进一步促进移植生长到用于栽培幼苗的土壤51。所述土壤不是栽培地的土壤，而可以是人工培育的介质。

实例6

图7是说明本发明的实例6的图示，并且代表硬得足以妨碍根伸长的物体52被放在幼苗11的生长尖端下面的土壤中的状态，其中所述幼苗11的根11a已经生长为从根部圆筒10的下端部暴露。用本实例6示出的用于促进幼苗生长的方法的特性在于，从根部圆筒10的下端暴露的根11a的尖端的伸长受阻，以长出侧根，并且允许长出的侧根生长。就根11a而言，通过用硬物体52抑制根11a的尖端部分的优势生长(即所谓的顶端优势)，可能长出侧根，并且促进侧根伸长。已经经历根修剪处理50的根11a容易长出侧根，并且开始使侧根在周围的土壤中延伸，以便避免硬物体52。结果，促进移植生长到用于栽培幼苗的土壤51。所述土壤不是栽培地的土壤，而可以是人工培育的介质。

实例7

执行本实例7，以确保当使用根部圆筒使幼苗生长时可获得具有长根的幼苗。多个大致为相同尺寸的相同类型的幼苗被制备，并且将它们分成两组。一组中的幼苗在作为栽培土壤布置的Tottori沙丘的沙子(1.5Mg·m^-3)中生长，使用装有本发明的硬度被调整(所述硬度被调整为等于或低于栽培土壤(Tottori沙丘的沙子)的硬度)的培育介质的根部圆筒使另一组中的幼苗生长。所使用的植物品种是大豆(草本植物)和日本黑松(乔木植物)。

通过在相同的空间布置图4中所示的用于生长的系统，利用根部圆筒进行培育。大豆的培育周期为七天，日本黑松的培育周期为三十六天。分别测量每组中培育后的幼苗的直根的长度，并且计算每组的平均值。结果在图9和10的曲线图中示出。在本试验中，仅在初始阶段控制土壤中的湿度(moisture)，并且不执行灌溉。使用孔径(内径)为八厘米的根部圆筒。

如图9中所示，在培育在Tottori沙丘(土壤硬度为1.5Mg·m^-3)中时大豆直根的伸长长度约为八厘米，而在使用装有硬度被调整(＜0.5Mg·m^-3)的培育介质的根部圆筒根据本发明的用于促进生长的方法培育时直根的伸长长度达到约37厘米。并且，如图10中所示，在培育在栽培土壤(Tottori沙丘)中时日本黑松的直根的伸长长度约为五厘米，而在使用装有硬度被调整(＜0.5Mg·m^-3)的培育介质的根部圆筒根据本发明的用于促进生长的方法培育时直根的伸长长度达到约23厘米。因此，对于大豆(草本植物)和日本黑松(乔木植物)，将理解，当使用本发明的用于促进生长的方法时，培育具有能扎根在例如旱地等难以培育植物的区域中的长根的幼苗所花的天数可缩短到等于或小于使用普通的培育方法所花的天数的四分之一。

实例8

图11是当以工业规模执行本发明的用于促进幼苗生长的方法时基本培育单元60的示意图。所述基本单元60包括保持单元61，在所述保持单元中，每单位固定数十个根部圆筒10，同时这些根部圆筒之间具有规则空间。所述单元60通过例如带式运输机等运送单元被移动到供水点，以被定期供以水。重复此过程，以完成培育。在培育完成时，所述基本单元被原样运送到用于栽培幼苗的实际位置，之后执行栽培幼苗的工作。

实例9

图12代表供水点的一个构造。所述供水点70包括架部件71和固定到所述架部件71的液体肥料滴供应单元72。架部件71是呈门形式的部件，且带式运输机73在所述架部件下行进(run)。所述带式运输机运送基本单元60。当基本单元60通过带式运输机73被移动到供水点70时，它被放入固定状态一段预定时间。在此时段期间，液体肥料从液体肥料滴供应单元72的每个水分配管72a滴到每个根部圆筒10的上端。

实例10

图13是利用实例9中所示的供水点70的整个培育工厂的草图。带式运输机(移动单元)73以之字形(switchback)方式布置在所述室内工厂(受控制的大气空间)中，且所述带式运输机73整体成环(make up a loop)，并且通过驱动装置80在环形轨道上被驱动。轨道的部分经过水和养分供应室(液体肥料供应单元)81的内部。

尽管图中未示出，供水点70布置在所述水和养分供应室81内部，并且液体肥料通过布置在所述室外面的另外的肥料应用系统82和循环泵83被滴在运送到所述水和养分供应室的基本单元60的每个根部圆筒上。所述室内工厂中的温度由空气调节系统84控制，以使温度变得有利于促进幼苗生长。在下游侧上靠近水和养分供应室81的室是监控室85，在监控室85中，观察瘦小幼苗的存在或不存在及幼苗的生长情况。

图中的附图标记86表示控制室，在所述控制室中，布置控制系统(图中未示出)，所述控制系统用于控制对幼苗的培育最佳的带式运输机73对基本单元60的运送时间表、室内温度调节、建筑物内部的光照、室内照明、室内通风等。并且，附图标记87表示用于去除进入工厂的工人和颗粒的污染物的空气吹淋室，且附图标记88表示用于幼苗运送的门，所述幼苗运送用于在培育幼苗之前将幼苗送入基本单元60和在培育幼苗后将幼苗送出基本单元60。

根据具有上述结构的培育工厂，由于使用建筑物内的带式运输机73使保持多个根部圆筒的基本单元60自动循环，所以可能在短期内大量培育幼苗，其中所述建筑物保持在有利于培育幼苗的气候环境中，并且在途中(on the way)被适当供以液体肥料。通过建造所述工厂，绿化大量旱地变得可能。

实例11

图14表示供水点的另一构造。通过布置多个液体肥料循环箱91来配置所述供水点90，且用于通过起重机92运送基本单元60的运送线路93被设置，以便悬挂(hang across)这些液体肥料循环箱91。本实例10的供水点90被放在放置(lay down)所述运送线路93的运送路径的部分中。喷射装置94连接至在这些位置处构成运送线路93的列，并且通过从这些喷射装置94喷出水，可调节幼苗的表面温度。

更具体地，本实例的供水点90因而由液体肥料循环箱91和喷射装置组成。起重机91移动基本单元60到供水点90，将基本单元60浸在液体肥料循环箱91中，并且使其留在此处处于固定状态预定时间。在此时段期间，从保持在基本单元60中的多个根部圆筒的下端供应液体肥料循环箱91中的液体肥料。同时，在必要时从喷射装置94喷出水，以调节幼苗的表面温度。

实例12

图15是利用实例11中所示的供水点90的整个培育工厂的另一草图，并且相同部件用与图12中所示的工厂的部件相同的附图标记表示，以使说明简单。多个起重机(移动单元)92平行布置在室内工厂(受控制的大气空间)中，且所述起重机92可从室内工厂的一端往复移动到另一端。在所述工厂中，基本单元被临时浸在液体肥料循环箱(液体肥料供应单元)91中，接着在必要时通过起重机92将它举高来移动它。

如上所述，在所述工厂中，通常将多个基本单元60临时浸在液体肥料循环箱中，接着从所述液体升高，以允许幼苗生长。因此，液体肥料分别通过循环泵91a在箱中循环，以便不会使得箱91中液体肥料的成分布均匀。在图中，附图标记100表示监控装置，所述监控装置用于监控循环的液体肥料的水质量和水温度、附近的室温等。并且，其中执行幼苗的制备和管理(例如播种和疏伐)的工作空间101设置在培育用建筑物的内部和用于运送幼苗的门88之间。

根据具有上述结构的培育工厂，由于多个基本单元60被临时浸在布置在建筑物内部的多个液体肥料循环箱91中，并且在必要时通过起重机来移动之，所以，可能在短期内大量培育幼苗，其中所述建筑物保持在有利于培育幼苗的气候环境中。通过建造所述工厂，绿化大量旱地变得可能。

实例13

图16代表本发明中从幼苗的培育到幼苗的栽培(幼苗的定植)的工艺的实例。在所述工艺中，首先，制造的根部圆筒10被运送到专用容器110中的工作区，幼苗或种子被固定在工作区中的每个根部圆筒10中，这些根部圆筒10的多个由基本单元60或类似物保持，并且根的培育在土壤水控制箱111中进行。在单元112中形成培育的“本发明中具有长根的幼苗(称之为“扎根很深的幼苗”)”。在此实例中的土壤水控制箱111与提供给供水点70和90的液体肥料供应系统相同，且扎根很深的幼苗单元112与在培育幼苗中完成的基本单元60相同。直到幼苗培育完成的上述工艺在一个管理型幼苗工厂113中执行。所述工厂113与实例10和11中所示的培育工厂相同。

扎根很深的幼苗单元112通过例如卡车等运输装置被运送到栽培地116，以栽培所述幼苗。

实例14

本实例14代表在本发明的栽培地栽培幼苗的方法。在所述用于栽培幼苗的方法中，如图17中所示，挖掘直径与根部圆筒10相同的垂直孔120，直到所述孔到达包含足以在例如旱地等栽培地116的地面中培育植物的优质水的土壤层121，并且将通过用上述任一生长方法进行培育获得的具有长根的幼苗11与根部圆筒10一起插入垂直孔120中，从而在栽培地116中栽培幼苗。“扎根很深的幼苗11、根部圆筒10和放在根部圆筒10内的培育介质”这里被一体提供，即，作为栽培用幼苗设备组被提供。由于这个原因，可在运送扎根很深的幼苗11的同时防止它们被损坏、由于干燥变弱等。此外，在栽培进地时，可有效地进行工作，同时扎根很深的幼苗11由根部圆筒10保护。

请注意，幼苗存在具有长茎(长茎幼苗)的品种。在允许茎的尖端部分从地面暴露时可充分培育所述长茎幼苗。因此，在将长茎幼苗用作幼苗时，可能下推根部圆筒10到允许长茎幼苗的尖端响应根部圆筒10的长度不足以到达包含优质水的土壤层121的情况从地面暴露。由于这个原因，允许根部圆筒10的下端或长茎幼苗的尖端到达土壤层121。

根据所述用于栽培幼苗的方法，预先挖好垂直孔120，将幼苗11与根部圆筒10一起插入所述孔内，即，处于用于种植的幼苗设备组的模式，因此，栽培工作是容易的，且在栽培时，可在短期内进行许多幼苗的栽培，而不会对幼苗(扎根很深的幼苗)11造成损坏。由于所挖的垂直孔120的最深部分位于包含足以培育植物的优质水的土壤层121中，所以暴露在插入垂直孔120的根部圆筒10的下端的根11a容易吸收优质水。另外，特别在雨水和类似物自然再供给土壤中的区域中，所述深层所含的水没有枯竭，因此，随后的水的吸收顺利进行，从而可确保幼苗11的移植生长。

在所述用于栽培幼苗的方法中，所使用的根部圆筒10理想地由生物降解材料形成。例如，对于生物降解材料，当将由生物降解树脂形成的管用作根部圆筒时，所述管在栽培幼苗后降解，变成土壤，因此，没有污染环境，并且可避免植物生长中的物理抑制。这里，生物降解材料是指通过阳光光降解的材料、根据温度氧化降解的材料、根据湿度水解的材料、和通过微生物降解的材料。

实例15

如实例14中所示，对于防止在栽培地116中栽培幼苗后栽培地116的深土层的水量相对于植物生长所必需的水量缺少的措施，有效的是在制造如图18中所示的根部圆筒时预先插入精细管(灌溉管道)130，在移植后从地面经由所述精细管110直接供水(液体肥料)131给扎根很深的幼苗的根系部分(根部圆筒10的最下部)。

对根的生长部分(尖端部分)进行灌溉是最有效的。原因是，根的吸水力在生长部分中最大，且即使对地面附近的根的长成部分进行浇水，效果也很小。通过将用作灌溉管道的精细管130布置在根部圆筒10中，可将灌溉水直接供给根的生长部分。与从地面灌溉相比，所述地下灌溉能节省水。原因是，在对地面进行浇水时，灌溉水的60％到70％由于蒸发而损失。另一方面，在执行地下灌溉时，所述蒸发被抑制，并且灌溉水贝供给所述植物，从而提高了效率。

工业适用性

根据本发明的用于促进生长的工具、用于促进生长的系统、用于促进幼苗生长的工厂、栽培用幼苗设备组、以及在栽培地处的栽培方法可在短期内有效培育具有长根的幼苗(扎根很深的幼苗)。另外，长根可在被传送的同时受管(根部圆筒)的保护，因此，在已经允许长根在有利于培育的地方生长后，甚至可轻易将所获得的幼苗供给遥远的地区。通过将运输到例如旱地等难以培育植物的栽培区域的幼苗与根部圆筒一起插入地中，可栽培所述幼苗，而不会对长根造成损害。通过幼苗的所述栽培，长根的尖端到达具有植物生长所必需的水质量和水量的土壤层，从而，即使不能积极供应水，也允许植物在旱地中扎根。换言之，根据本发明，短期内培育扎根很深的幼苗(节水)以及其规模生产变得可能，并且可提高移植生长率。因此，可轻而易举地大规模执行对例如旱地等难以培育植物的区域的绿化，另外，本发明可有助于食物温度和环境问题，例如考虑到二氧化碳的固定能防止全球变暖等。

尽管已经参考优选实例描述了本发明，但应理解，本领域的技术人员可易于作出各种修改和改变，而不偏离本发明的精神。因此，前述的披露内容应仅被理解为例示性的，不应理解为限制性的。本发明仅由所附权利要求书的范围以及其等同物的最大范围作限定。