CN105764329A - 植物栽培系统、植物栽培装置及植物栽培方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于使单质的营养液循环而在不产生连作障碍的情况下全年地同时生产叶菜类、果菜类、结球蔬菜类及豆类等之类的所有品种的植物的植物栽培系统、装置及方法。它们各自的特征在于，在使改良空气达到规定温度后，将所述改良空气以使单一营养液的溶解氧浓度成为规定浓度所需的流量，从细菌定植部的附近向在保持植物的栽培槽的内部以规定速度流动的单一营养液中供给，所述改良空气是按照成为适于使栽培槽的单一营养液的溶解氧浓度成为所述规定浓度的状态的方式将空气改良而得到的。

Description

植物栽培系统、植物栽培装置及植物栽培方法

技术领域

本发明涉及植物的人工栽培，更具体而言，涉及用于使用单一营养液在不产生连作障碍的情况下同时栽培多个品种的植物的植物栽培系统、植物栽培装置及植物栽培方法。

背景技术

包括蔬菜、花卉等在内的植物通常通过户外或室内的土耕栽培方式(开放型或半封闭型的土耕栽培方式)来生产。但是，对于土耕栽培方式，存在收获受到季节和气候的影响、产生连作障碍、有可能因害虫等而产生疾病等之类的课题。相对于这种土耕栽培方式，近年来，利用营养液栽培在室内栽培植物的室内型人工栽培方式被实用化。室内型人工栽培方式中，有仅利用阳光或将阳光与人造光并用的半封闭型人工栽培方式、和仅利用人造光的封闭型人工栽培方式。本发明涉及前者的半封闭型人工栽培方式。

另一方面，营养液栽培中有各种方式，但主要采用的方式是使用流动的营养液对植物的根供给养分的方式，该方式大概分为薄膜型营养液栽培方式和深液流型营养液栽培方式。薄膜型营养液栽培方式是将使对植物的生长所需的养分溶解到水中而得到的营养液在具有平缓的倾斜的平面上薄薄地流下，通过该营养液来栽培植物的方式。薄膜型营养液栽培方式由于会妨碍根的伸长，所以具有有时在植物的生长中产生问题这样的缺点。另一方面，深液流型营养液栽培方式是对植物进行成长的栽培槽按照植物的根的大部分浸渍在营养液中的方式供给营养液的方式。深液流型营养液栽培方式与薄膜型营养液栽培方式相比，具有以下优点：由于营养液的量较多，所以水深较深，不会妨碍根的生长；由于养分的浓度、温度的变化缓和，所以管理容易等。本发明涉及后者的深液流型营养液栽培方式，以下，称作营养液栽培时是指深液流型营养液栽培。

利用了营养液栽培的室内型人工栽培方式中，与土耕栽培相比具有很多优点。利用了营养液栽培的室内型人工栽培方式能够人为地控制自然光及人造光、温度、湿度等环境条件，同时通过将植物的根浸渍在包含各种养分的营养液中，从而能够在不使用土壤的情况下栽培植物。就这种人工栽培方式而言，由于植物的生长、收获不易受到季节、气候的影响，能够容易地调整环境条件，所以能够有计划地、稳定地生产植物。此外，由于进行栽培的场所没有什么限定，所以例如通过在市区或其近郊设置栽培设施，能够削减向大量消费地进行输送的时间和成本。此外，与户外的土耕栽培相比，由于能够减少农药的使用量，所以安全性高。此外，植物上的附着物极少，能够简化出货时的洗涤工序。

然而，以往的营养液栽培中，存在以下课题：被栽培的品种受到限制；必须将营养液以高频率进行废弃；难以提高营养液的溶解氧浓度；产生根腐、生长不良的可能性高等。为了解决这些课题，以往，提出了以下那样的营养液栽培技术。

作为高效地栽培植物的通用性高的营养液栽培系统及营养液栽培方法，提供了以下内容：着眼于营养液的水位与根的生长的关系，通过将植物的栽培槽中的营养液的水位根据植物的根的伸长、日照等环境条件自动地进行调整，能够在不产生根腐、生长不良的情况下高效地栽培许多植物(例如，参照专利文献1)。

此外，作为能够在单一的设施内同时栽培品种、栽培时期、生长阶段不同的植物的植物工厂，提供了以下植物工厂：在栽培室内设置能够对每种植物维持管理各自的栽培环境的许多单元，从而能够同时对栽培时期、生长阶段不同的多种植物进行栽培(例如，参照专利文献2)。

此外，作为能够抑制杂菌等的繁殖、促进植物的生长而高效地进行栽培的植物栽培系统，提供了以下植物栽培系统：上下多段地配设栽培床，能够以较少的面积栽培多种的植物，并且营养液在栽培槽内流动并向槽外排出后进行循环再利用，从而抑制营养液的杂菌等的繁殖，不需要将营养液废弃(例如，参照专利文献3)。

此外，作为具有按照对于栽培床循环供给营养液的方式配设的循环路径和按照使营养液在循环路径中循环的方式设置的泵、且适于使果菜类、叶菜类等各种植物生长的营养液栽培装置，以提供通过将营养液的环境控制在最佳的状态，从而植物容易生长、收获量多的营养液栽培装置为目的，为此，提供了以下营养液栽培装置：使在循环路径中流动的营养液的一部分分支，通过设置于该支路上的通气器及活水器，对营养液供给氧，同时使营养液活化(例如，参照专利文献4)。

此外，作为节能地进行设施内植物栽培的气温控制的手段，提供了以下气温控制的手段：栽培装置具备对营养液进行曝气的曝气机构和调整曝气的空气的温度的机构，通过曝气使营养液中的含气量增加，同时能够控制营养液的温度(例如，参照专利文献5)。

进而，作为通过从下方送入微纳米气泡而将定植在石头等上的需氧菌活化，并通过其作用将氨成分氧化而转换成亚硝酸的水槽，提供了以下水槽，其特征在于，其是按照能够将细菌容易定植的多孔质物质收纳到网中，并配置向该网的下方送出空气的散气管的方式单元化而成的装置，其中，设置不同于散气管的微气泡产生装置，使来自散气管的气泡和微气泡与多孔质物质接触(例如，参照专利文献6)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-177130号

专利文献2：日本特开2010-279269号

专利文献3：日本特开2010-88425号

专利文献4：日本特开2003-265057号

专利文献5：日本特开2010-233481号

专利文献6：日本特开2012-95630号

发明内容

发明所要解决的课题

如上述那样，关于营养液栽培提出了各种现有技术，但营养液栽培的以下的课题通过这些现有技术也未得到解决。

第一，通过以往的营养液栽培技术，无法避免连作障碍的产生。土耕栽培中的连作障碍的主要原因是通过在相同的耕作地上连续地生产相同的植物而导致养分、pH的平衡崩溃，土壤的状态恶化。另一方面，就以往的营养液栽培而言，对连作障碍进行应对的想法本身不存在。这是由于将从苗的状态到收获为止作为1个循环时，通常认为在以往的营养液栽培中每个循环都将营养液废弃是当然的。现实是由于每个循环都将营养液废弃，在下一循环中使用新的营养液，所以在以往的营养液栽培中没有必要考虑连作障碍。若考虑对环境造成的负荷、栽培成本，则每个循环都将营养液废弃是决不被推荐的。但是，若不将营养液废弃而连续地持续使用，则与土壤同样地营养液的状态的平衡崩溃，产生连作障碍。关于像这样在营养液栽培中避免连作障碍的想法及针对此的方法，在以上述的专利文献为首的现有技术中完全未作考虑。

其次，通过以往的营养液栽培技术，仅能够栽培受限的品种的植物。以往，现状是以1个设施同时栽培的植物不过是仅1个品种或数个品种的叶菜类、仅1个品种或数个品种的果菜类、或最多不过是它们中的多个品种的组合。这是由于，为了同时栽培发芽、收获的时期、生长速度等不同的多个品种的植物，认为必须根据植物的种类分别变更栽培环境、营养液的成分，而在以往的营养液栽培技术中，没有找到用于使这样的各种栽培环境同时成立的条件。如上述的专利文献中记载的那样，虽然提出了用于栽培多个品种的技术，但是通过这种技术，无法同时栽培本发明那样的叶菜类、果菜类及豆类等所有品种的植物。例如在专利文献2中，虽然指出能够在1个设施内栽培多个品种，但是在这样的技术中，必须构筑用于在一个设施内栽培多个品种的植物的不同的多种环境，在管理及成本方面课题多。

进而，通过以往的营养液栽培技术难以达成充分的营养液的溶解氧浓度，进而若持续使用相同的营养液来进行栽培，则无法避免溶解氧浓度降低而产生根腐、根的生长不良。在每个循环都将营养液废弃的情况下，虽然实际上产生营养液的溶解氧浓度的降低，但是由于在下一循环中使用新的营养液，所以溶解氧浓度的降低不会成为问题，但在不将相同的营养液废弃而持续使用的情况下，在以往的技术中，难以维持所需的浓度。此外，以往的技术中，虽然也如例如专利文献4或专利文献5等中所示的那样，进行了用于提高营养液的溶解氧浓度的努力，但是就这种技术而言，由于不仅能够达成的溶解氧浓度存在界限，而且对于被供给到营养液中的空气的质量未作任何考虑，所以无法将营养液的溶解氧浓度充分地提高至所需的浓度。

进而，在以往的营养液栽培技术中，对于栽培槽内的需氧菌的稳定的活化未作考虑。在营养液栽培方法中，发挥将营养液中的养分分解成植物能够吸收的状态的作用的细菌的活化很重要，尤其是分解能力优异的需氧菌的活化很重要。例如专利文献6中，虽然对于使需氧菌有效地停留在单元化的水槽内这点作了公开，但是该技术并非能够在营养液在栽培槽内流动的系统中使需氧菌稳定地活化的技术。此外，在上述其他的专利文献的技术中，对于使需氧菌稳定地活化这点完全未作考虑。

本发明人发现，为了如后述那样，即使连续地使用单一营养液，也能够在不产生连作障碍的情况下同时栽培多个品种的植物，必须构筑同时满足多个条件的植物栽培环境。包括专利文献1～专利文献6在内的现有技术不仅只不过是仅分别公开了本发明人所发现的条件中的一部分，而且对于所发现的条件的其他部分既没有公开也没有暗示。因此，仅通过将这些技术单纯地组合，无法达成本发明的目的。

本发明是鉴于这样的方面为了解决上述课题而提出的，其目的是提供用于使单质的营养液循环而在不产生连作障碍的情况下全年地同时生产叶菜类、果菜类、结球蔬菜类及豆类等所有品种的植物的植物栽培系统、装置及方法。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的方案1涉及的植物栽培系统的特征在于，其是使用单一营养液，在不产生连作障碍的情况下同时栽培多个品种的植物的植物栽培系统，

该植物栽培系统在使改良空气达到规定温度后，将所述改良空气以使单一营养液的溶解氧浓度成为规定浓度所需的流量，从细菌定植部的附近向在保持植物的栽培槽的内部以规定速度流动的单一营养液中供给，所述改良空气是按照成为适于使所述栽培槽的单一营养液的溶解氧浓度成为所述规定浓度的状态的方式将空气改良而得到的。

此外，本发明的方案2涉及的植物栽培系统的特征在于，在方案1中，改良空气经由多孔质体以气泡状态被供给到单一营养液内。

此外，本发明的方案3涉及的植物栽培系统的特征在于，在方案2中，将上述多孔质体作为上述细菌定植部使用，改良空气通过上述细菌定植部被供给到栽培槽内。

此外，本发明的方案4涉及的植物栽培系统的特征在于，在方案1至3中的任一项中，改良空气在上述栽培槽的内部从多个部位被供给到单一营养液中。

此外，本发明的方案5涉及的植物栽培系统的特征在于，在方案1至4中的任一项中，改良空气是从空气中除去氮而成的气体。

此外，本发明的方案6涉及的植物栽培系统的特征在于，在方案1至5中的任一项中，改良空气在内部的温度被维持在一定的温度的改良空气积存室中，被保持至达到与上述一定的温度相同的温度后，被供给到单一营养液内。

此外，本发明的方案7涉及的植物栽培系统的特征在于，在方案1中，表示单一营养液的养分溶解度的电导率为2.5mS/cm～3.5mS/cm。

此外，本发明的方案8涉及的植物栽培系统的特征在于，在栽培槽内流动的单一营养液的上述规定速度为按照对所栽培的植物的根给予的压力达到与土壤内的压力大概相同程度的方式进行了调整的单一营养液的流速，上述规定浓度为适于使植物的根及需氧菌的活动活化的溶解氧的浓度，上述规定温度为不会对植物的根造成不良影响的改良空气的温度。

此外，本发明的方案9涉及的植物栽培系统的特征在于，在方案1或方案8中，上述规定速度为3cm/秒～5cm/秒。

此外，本发明的方案10涉及的植物栽培系统的特征在于，在方案1或方案8中，上述规定浓度为8ppm～12ppm。

此外，本发明的方案11涉及的植物栽培系统的特征在于，在方案1或方案8中，上述规定温度为18℃～22℃。

此外，本发明的方案12涉及的植物栽培系统的特征在于，在方案1或方案8中，改良空气的每1小时的上述流量相对于在栽培槽和罐中循环的单一营养液整体的体积为3倍～5倍。

此外，本发明的方案13涉及的植物栽培系统的特征在于，在方案1中，其按照单一营养液在连结栽培槽和罐的循环路径内不会滞留地被混合而进行循环的方式构成。

进而，本发明的方案14涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案1至3中的任一项中，其是使用单一营养液在不产生连作障碍的情况下同时栽培多个品种的植物的植物栽培装置，其具备：

栽培槽，其保持植物和以规定速度流动的单一营养液；

空气改良机构，其按照成为适于使上述栽培槽的单一营养液的溶解氧浓度成为规定浓度的状态的方式将空气改良而制成改良空气；

改良空气温度调整机构，其按照改良空气的温度达到规定温度的方式进行调整；

改良空气供给机构，其将为了使单一营养液成为上述规定浓度所需的流量的改良空气供给到上述栽培槽的内部的单一营养液中；

细菌定植部，其配置在上述改良空气供给机构的改良空气供给部的附近；以及

单一营养液循环机构，其使单一营养液在上述栽培槽与罐之间循环。

此外，本发明的方案15涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案14中，上述改良空气供给部为多孔质体。

此外，本发明的方案16涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案15中，上述多孔质体为上述细菌定植部。

此外，本发明的方案17涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案14至16中的任一项中，上述改良空气供给部在上述栽培槽的内部设置有多个。

此外，本发明的方案18涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案14中，上述空气改良机构包含用于从空气中除去氮的过滤器。

此外，本发明的方案19涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案14中，上述改良空气温度调整机构包含内部的温度被维持在一定的温度的改良空气积存室，改良空气在上述改良空气积存室内被保持至达到与上述一定的温度相同的温度后，通过上述改良空气供给机构被供给。

此外，本发明的方案20涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案14中，表示单一营养液的养分溶解度的电导率为2.5mS/cm～3.5mS/cm。

此外，本发明的方案21涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案14中，在栽培槽内流动的单一营养液的上述规定速度为按照对所栽培的植物的根给予的压力达到与土壤内的压力大概相同程度的方式调整的单一营养液的流速，上述规定浓度为适于使植物的根及需氧菌的活动活化的溶解氧的浓度，上述规定温度为不会对植物的根造成不良影响的改良空气的温度。

此外，本发明的方案22涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案14或方案21中，上述规定速度为3cm/秒～5cm/秒。

此外，本发明的方案23涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案14或方案21中，上述规定浓度为8ppm～12ppm。

此外，本发明的方案24涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案14或方案21中，上述规定温度为18℃～22℃。

此外，本发明的方案25涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案14中，改良空气的每1小时的上述流量相对于在栽培槽和罐中循环的单一营养液整体的体积为3倍～5倍。

此外，本发明的方案26涉及的植物栽培装置的特征在于，在方案14中，上述单一营养液循环机构具备：使单一营养液循环的泵、用于混合从栽培槽排出的单一营养液的第1罐、用于混合待供给到栽培槽中的单一营养液的第2罐、和将上述第1罐与上述第2罐之间连接的交叉配管。

进而，本发明的方案27涉及的植物栽培方法的特征在于，其是使用单一营养液在不产生连作障碍的情况下同时栽培多个品种的植物的植物栽培方法，包括以下工序：

在保持植物的栽培槽的内部，使单一营养液以规定速度流动，

按照成为适于使上述栽培槽的单一营养液的溶解氧浓度成为规定浓度的状态的方式将空气改良而制成改良空气，

将改良空气的温度设定为规定温度，

将对于使单一营养液成为上述规定浓度而言所需的流量的改良空气从细菌定植部的附近供给到上述栽培槽的内部的单一营养液中。

此外，本发明的方案28涉及的植物栽培方法的特征在于，在方案27中，将改良空气供给到单一营养液中的工序包括将改良空气经由多孔质体以气泡状态供给到单一营养液中的工序。

此外，本发明的方案29涉及的植物栽培方法的特征在于，在方案28中，将改良空气供给到单一营养液中的工序是将改良空气经由作为细菌定植部的多孔质体进行供给。

此外，本发明的方案30涉及的植物栽培方法的特征在于，在方案27至29中的任一项中，将改良空气供给到单一营养液中的工序是将改良空气在上述栽培槽的内部从多个部位供给到单一营养液中。

此外，本发明的方案31涉及的植物栽培方法的特征在于，在方案27中，将空气改良的工序包括从空气中除去氮的工序。

此外，本发明的方案32涉及的植物栽培方法的特征在于，在方案27中，使改良空气的温度成为规定温度的工序包括在内部的温度被维持在一定的温度的改良空气积存室内，将改良空气保持至改良空气达到上述一定的温度为止的工序。

此外，本发明的方案33涉及的植物栽培方法的特征在于，在方案27中，表示单一营养液的养分溶解度的电导率为2.5mS/cm～3.5mS/cm。

此外，本发明的方案34涉及的植物栽培方法的特征在于，在方案27中，在栽培槽内流动的单一营养液的上述规定速度为按照对所栽培的植物的根给予的压力达到与土壤内的压力大概相同程度的方式调整的单一营养液的流速，上述规定浓度为适于使植物的根及需氧菌的活动活化的溶解氧的浓度，上述规定温度为不会对植物的根造成不良影响的改良空气的温度。

此外，本发明的方案35涉及的植物栽培方法的特征在于，在方案27或方案34中，上述规定速度为3cm/秒～5cm/秒。

此外，本发明的方案36涉及的植物栽培方法的特征在于，在方案27或方案34中，上述规定浓度为8ppm～12ppm。

此外，本发明的方案37涉及的植物栽培方法的特征在于，在方案27或方案34中，上述规定温度为18℃～22℃。

此外，本发明的方案38涉及的植物栽培方法的特征在于，在方案27中，改良空气的每1小时的上述流量相对于在栽培槽和罐中循环的单一营养液整体的体积为3倍～5倍。

进而，本发明的方案39涉及的植物栽培方法的特征在于，在方案27中，进一步包括使单一营养液在连结栽培槽和罐的循环路径内没有滞留地混合而进行循环的工序。

本发明的上述构成基于如下的方面。

本发明的发明人进行了数年的各种研究及实验，结果发现，为了能够使用单一营养液在不产生连作障碍的情况下同时栽培所有品种的植物，构筑满足多个条件的植物栽培环境是必须的。该条件及用于满足条件的手段如下。

(1)同时栽培多个品种的植物

本发明人在以克服连作障碍为目的的研究的过程中，着眼于在杂木林、原野中，尽管为相同的土壤成分，但也不会引起连作障碍，多个品种的植物共生的事实。作为为此的条件，认为主要是：这些多个品种的植物所必需的营养在量及质方面充分地存在于土壤内；通过多个品种的植物共生，植物在生长过程中分泌的有机物即根酸的种类没有不均衡。因此，本发明人认为，若在营养液栽培中也再现与这种环境相当的环境，则能够在不产生连作障碍的情况下栽培植物，本发明中，也使用养分溶解度高的单一营养液，并且，同时栽培多个品种的植物。其结果是，根酸没有不均衡，营养液的均质化得到促进，能够在不引起连作障碍的情况下(即在不将单一营养液以高频率进行废弃的情况下)进行植物的栽培。

其中，所谓单一营养液是指在栽培多个品种的植物的全部栽培槽间，同一养分整体上被均质地混合，且以一定的状态一直进行循环的营养液。多个品种的植物为数个品种的植物，优选为10个品种以上的植物，并且其中至少3成左右为果菜类和结球蔬菜。表示单一营养液的养分溶解度的电导率(EC)虽然在通常的营养液栽培中为约0.4～1mS/cm左右，但本发明中，能够将其维持在约2.5mS/cm～约3.5mS/cm这样较高的值。

(2)使单一营养液中以高浓度稳定地溶解有氧

氧在植物生长时的根的活动和将营养液内的养分分解成植物能够吸收的状态的需氧菌的活动中是不可或缺的，因此，在营养液栽培中，氧必须以适于使植物的根及需氧菌的充分的活动活化的浓度(本说明书中，将该浓度称为规定浓度)稳定地溶解于营养液中。为了使用本发明中使用的养分溶解度高的单一营养液，必须将溶解氧浓度(DO)维持在比以往高的值，其浓度优选为约8ppm～约12ppm。为了达成这样高的溶解氧浓度，本发明中，优选将大量的空气供给到单一营养液中，例如，相对于循环中的单一营养液的总体积，每1小时供给约3倍～5倍的体积的空气。此外，优选在栽培槽内设置多个空气的供给部，使空气从这些供给部分散，由此，能够相对于栽培槽内的单一营养液整体，均匀且稳定地供给大量的空气。

本发明中，空气被改良成适于使单一营养液的溶解氧浓度成为上述的浓度的状态后，被供给到栽培槽内。空气包含约21％的氧、约78％的氮，仅将单纯的空气供给到单一营养液内时，分压高的氮比分压低的氧优先地溶入到单一营养液中，无法达成所需的溶解氧浓度。因此，本发明中，优选将提高了氧浓度的改良空气供给到单一营养液内，例如，将从空气中除去了氮的改良空气供给到单一营养液内。相对于循环中的单一营养液总体积，每1小时以约3倍～约5倍的体积供给的上述的“空气”为这种改良空气。供给到栽培槽内的改良空气优选为进一步除去了氨、盐、尘埃等杂质的状态。

进而，改良空气优选以适当的尺寸的气泡状态被供给到单一营养液内。为此，本发明中，例如可以经过由陶瓷构成的多孔质体将改良空气供给到单一营养液内。多孔质体的孔的尺寸优选按照改良空气的气泡变成适当的尺寸的方式选择。

(3)将大量地供给的改良空气的温度维持在不会对根造成不良影响的温度

本发明中，如上述那样，大量的改良空气对栽培槽内的单一营养液整体均匀地进行供给。该大量的改良空气若不适当地进行温度管理，则其温度变化会对植物的根造成不良影响。因此，本发明中，将改良空气维持在对于植物的根不会造成不良影响的温度(本说明书中，将该温度称为规定温度)而供给到单一营养液内。改良空气的规定温度优选为约18℃～约22℃，最优选为约20℃。

然而，在营养液栽培中，营养液的温度必须按照达到适当的温度的方式进行维持。在以往的营养液栽培中，一般利用与温水或冷水的热交换而将营养液维持在一定的温度。另一方面，本发明中，由于将大量的改良空气边管理其温度边供给到单一营养液内，所以结果是，单一营养液的温度也受到改良空气的温度的影响。因此，在本发明的一实施方式中，能够仅以供给到单一营养液中的改良空气的温度来控制单一营养液的温度。一般认为通过导热率低且比热小的空气来进行营养液的温度管理是无效率的，但本发明的发明人对于单一营养液达到管理温度为止所需要的时间认为不重要，认为与单独进行改良空气的温度管理和单一营养液的温度管理相比，若能够仅以改良空气的温度管理来进行单一营养液的温度管理，则从管理的容易性及成本的方面出发比以往的方法有利。

(4)在具有流动的单一营养液内使需氧菌活化

在营养液栽培中，将营养液中的养分分解成植物能够利用的状态的需氧菌必须在根的附近活化是周知的技术事项。因此，在本发明中，使对于植物的生长不可或缺的需氧菌在如后述那样形成固相的以规定速度流动的单一营养液内如何适当地定植于所需的部位以防流出、且能够发挥其功能也是重要的。特别是为了将本发明中使用的养分溶解度高的单一营养液充分地分解，必须充分地发挥需氧菌的功能。本发明中，按照使需氧菌停留在栽培槽内的单一营养液中而进行栖息或繁殖的方式设置多个细菌定植部，进而为了在此细菌能够充分地利用氧而发挥功能，使管理为规定温度的改良空气的向单一营养液内的供给部与细菌定植部接近。其结果是，本发明中，单一营养液整体中的需氧菌的活化和需氧菌量的控制成为可能。本发明中，能够将单一营养液的电导率维持在约3mS/cm这样较高的值，这表示需氧菌充分地发挥功能，其结果是达成了高的养分分解能力。

本发明中，也可以通过将细菌定植部和改良空气的供给部共同化，经由细菌定植部而供给改良空气。例如，通过将上述的多孔质体也作为细菌定植部进行利用，从而多孔质体的细小的凹凸、孔作为需氧菌的栖息或繁殖的场所发挥功能，并且需氧菌能够充分地利用氧。

(5)在单一营养液内制作相当于与土壤同样的固相的环境

在土耕栽培中，认为理想的土壤形态是土(固相)与空气(气相)与水分(液相)的比率为4：3：3。与此相对，在以往的营养液栽培、特别是深液流型营养液栽培中，不存在固相，也没有考虑形成固相这样的想法。植物的根是水和养分的吸收器官，根的生长的程度会影响植物整体的生长。为了使根适当地生长，必须按照在生长时对于根给予适度的阻力的方式，从周围对根给予压力。在土耕栽培中，该压力通过固相即土来给予。本发明人认为在营养液栽培技术中，也必须在单一营养液中制作相当于与土耕栽培中的土壤同样的固相的环境，在本发明中，使单一营养液在栽培槽内以对所栽培的植物的根在单一营养液中给予的压力达到与在土壤内对根给予的压力大概相同程度那样的速度(本说明书中，将该速度称为规定速度)进行流动。在一实施方式中，栽培槽内的单一营养液的流速优选被调整为约3cm/s～约5cm/s。本发明中，通过像这样在营养液栽培中制作固相，还能够栽培为了进行结球因而根的健全生长不可或缺的结球蔬菜。

(6)将单一营养液维持在适当的状态

即使调好上述那样的各种条件，在营养液因腐败等而劣化的情况下，也不得不将营养液废弃。由于各个植物在生长的过程中吸收的养分的种类及量以及来自根的分泌物的种类及量不同，所以为了构筑使用单一营养液来长时间地栽培多个品种的植物的方法，必须将营养液整体维持在尽可能均匀的状态，使任意植物在任意位置均能够吸收所需的养分。因此，本发明的发明人为了能够使单一营养液不劣化地完全混合而进行循环，对营养液罐的形状、营养液配管的方法、栽培槽与给排水路径的连接方法等进行了研究，构筑了单一营养液的滞留防止、完全混合结构。其结果是，能够在不将单一营养液以高频率废弃的情况下，将单一营养液的状态、例如pH、养分溶解度、氧溶解浓度、氧化还原电位之类的值维持在所期望的状态。

具备以上的诸条件的营养液栽培环境可以说是经最优化的模拟土壤环境。所谓经最优化的模拟土壤环境是关于营养液与植物的根的关系，模拟地再现理想的土壤内的状态的环境，是使土壤栽培中对植物造成好影响的特征选择性地发挥功能、同时将有可能给予不良影响的事项尽可能排除了的栽培环境。在以往的营养液栽培技术中，关于在营养液中再现这样的经最优化的模拟土壤环境这样的想法和针对此的方法，完全未作考虑。

本发明的第1方式提供能够使用单一营养液在不产生连作障碍的情况下同时栽培多个品种的植物的植物栽培系统。本植物栽培系统的特征在于，使改良空气达到规定温度后，将所述改良空气以使单一营养液的溶解氧浓度成为规定浓度所需的流量，从细菌定植部的附近向在保持植物的栽培槽的内部以规定速度流动的单一营养液中供给，所述改良空气按照成为适于使栽培槽的单一营养液的溶解氧浓度成为所述规定浓度的状态的方式将空气改良而得到，通过满足这些条件，能够再现经最优化的模拟土壤环境。

本发明中，优选多个品种的植物为数个品种的植物，优选为10个品种以上的植物，并且其中的至少3成左右为果菜类和结球蔬菜。此外，优选改良空气经由多孔质体以气泡状态被供给到单一营养液内，进一步优选通过作为细菌定植部使用的多孔质体被供给到栽培槽内。优选改良空气在栽培槽的内部从多个部位被供给到单一营养液中。优选改良空气为从空气中除去氮而成的气体。优选改良空气在内部的温度被维持在一定的温度的改良空气积存室中，被保持至达到与该一定的温度相同的温度为止后，被供给到单一营养液内。优选表示单一营养液的养分溶解度的电导率为2.5mS/cm～3.5mS/cm。

本发明中，优选规定速度为按照对所栽培的植物的根给予的压力达到与土壤内的压力大概相同程度的方式进行了调整的单一营养液的流速，规定浓度为适于使植物的根及需氧菌的活动活化的溶解氧的浓度，规定温度为不会对植物的根造成不良影响的改良空气的温度。

进一步优选规定速度为3cm/秒～5cm/秒，规定浓度为8ppm～12ppm，规定温度为18℃～22℃。优选改良空气的每1小时的流量相对于在栽培槽和罐中循环的单一营养液整体的体积为3倍～5倍。

本发明中，优选本植物栽培系统按照单一营养液在循环路径内不会滞留地被混合而进行循环的方式构成。

本发明的第2方式提供能够使用单一营养液在不产生连作障碍的情况下同时栽培多个品种的植物的植物栽培装置。本植物栽培装置具备：栽培槽，其保持植物和以规定速度流动的单一营养液；空气改良机构，其按照成为适于使栽培槽的单一营养液的溶解氧浓度成为规定浓度的状态的方式将空气改良而制成改良空气；改良空气温度调整机构，其按照改良空气的温度达到规定温度的方式进行调整；改良空气供给机构，其将为了使单一营养液的溶解氧浓度成为规定浓度所需的流量的改良空气供给到多个栽培槽的内部的单一营养液中；细菌定植部，其配置于改良空气供给机构的改良空气供给部的附近；和单一营养液循环机构，其使单一营养液在栽培槽与罐之间循环。

本发明中，优选改良空气供给部为多孔质体，进一步优选多孔质体作为细菌定植部使用。优选改良空气供给部在栽培槽的内部设置有多个。优选空气改良机构包含用于从空气中除去氮的过滤器。优选改良空气温度调整机构包含内部的温度被维持在一定的温度的改良空气积存室，改良空气在改良空气积存室内被保持至达到与一定的温度相同的温度为止后，通过改良空气供给机构被供给。

本发明中，优选单一营养液循环机构具备使单一营养液循环的泵、容纳从栽培槽排出的单一营养液的第1罐、容纳待供给到栽培槽中的单一营养液的第2罐、和将第1罐与第2罐之间连接的交叉配管。

本发明的第3方式提供使用单一营养液在不产生连作障碍的情况下同时栽培多个品种的植物的植物栽培方法。本植物栽培方法分别包括以下工序：在保持植物的栽培槽的内部使单一营养液以规定速度流动的工序；按照成为适于使栽培槽的单一营养液的溶解氧浓度成为规定浓度的状态的方式将空气改良而制成改良空气的工序；将改良空气的温度设定为规定温度的工序；和将对于使单一营养液的溶解氧浓度成为规定浓度所需的流量的改良空气从细菌定植部的附近供给到栽培槽的内部的单一营养液中。

本发明中，优选将改良空气供给到单一营养液中的工序包括将改良空气经由多孔质体以气泡状态供给到单一营养液中的工序，进一步优选包括通过作为细菌定植部使用的多孔质体供给到栽培槽内的工序。优选将改良空气供给到单一营养液中的工序包括将改良空气在栽培槽的内部从多个部位供给到单一营养液中的工序。优选将空气改良的工序包括从空气中除去氮的工序。优选使改良空气的温度成为规定温度的工序包括在内部的温度被维持在一定的温度的改良空气积存室内，将改良空气保持至改良空气达到一定的温度为止的工序。优选本植物栽培方法进一步包括使单一营养液在循环路径内不滞留地混合而进行循环的工序。

发明效果

根据本发明，发挥下面那样的效果。

(1)能够在不产生连作障碍的情况下以相同的单一营养液在同一设施内同时栽培多个品种的植物。

(2)根据本发明，能够生产营养价值高、且由于不使用农药因而安全的植物。

(3)此外，由于能够以一个设施高效且有计划地生产多个品种的植物，所以能够建立不会受到气候的影响、能够灵活地应对市场的动向的植物生产事业。

(4)进而，根据本发明，由于不会将营养液以高频率进行废弃，所以能够实现环境负荷低、环保型的可持续的植物生产工厂。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的概略的整体图。

图2是表示显示本发明的实施方式的主要部分和单一营养液及改良空气的流动的平面示意图。

图3是表示本发明的实施方式涉及的栽培槽的局部切口的立体图。

图4是表示本发明的实施方式的主要部分的剖面图。

图5是表示配置在本发明的实施方式涉及的栽培槽中的几个支撑基材(a)(b)(c)(d)(e)的立体图。

图6是表示配置在本发明的实施方式涉及的栽培槽中的小型栽培钵的立体图(a)(b)。

图7是表示配置在本发明的其他实施方式涉及的栽培槽中的大型栽培钵的立体图(a)(b)。

图8是说明小型栽培钵的安装状态的主要部分的立体图。

图9是表示作为支撑体的栽培钵收纳体的立体图。

图10是表示在栽培钵收纳体中安装了小型栽培钵的状态的立体图。

图11是表示在栽培钵收纳体中安装了大型栽培钵的状态的立体图。

图12是表示使用了本发明的其他实施方式涉及的栽培片材的支撑基材的立体图。

图13是表示栽培片材的其他安装结构的局部切口的立体图。

图14是图13的分解立体图。

图15是图13的A-A线剖面图。

图16是表示本发明的实施方式涉及的排出侧营养液罐的正面图。

图17是本发明的实施方式涉及的供给侧营养液罐的正面图。

图18是表示本发明的实施方式涉及的栽培槽与排出侧营养液罐之间的单一营养液的流动的说明图。

图19是表示本发明的实施方式涉及的栽培槽与供给侧营养液罐之间的单一营养液的流动的说明图。

图20是表示本发明的实施方式涉及的细菌定植部的立体图。

图21是表示本发明的其他实施方式涉及的细菌定植部的立体图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式，参照附图进行详细说明。

[本系统的概要]

图1表示本发明的一实施方式涉及的植物栽培系统1的概略图。植物栽培系统1包括棚室60、被容纳在棚室60内且栽培植物的多个栽培槽10、和将外界空气A改良成改良空气RA并且包含调整改良空气RA的温度的改良空气温度调整机构的改良空气制造机构20。多个栽培槽10各自向相对于图1的纸面垂直的方向延伸，支撑多个品种的植物，同时包含用于使植物生长的养分的单一营养液S在内部流动。栽培槽10通过支撑框架19来支撑，可以按照能够容易地与所栽培的植物的种类、到收获为止的期间对应的方式，将多个栽培槽10以多段式构成。所栽培的多个品种的植物的根浸渍在单一营养液S内。向在栽培槽10内流动的单一营养液S内，供给改良空气RA。本说明书中，棚室60可以设为甚至包含地下部分，所述地下部分埋设有例如包括后述的排出侧营养液罐41在内的必要的装置。图1中，改良空气制造机构20设置在棚室60的外部，但也可以设置在棚室60的内部。

图2是表示植物栽培系统1的各种机构的构成和单一营养液S及改良空气RA的流动的概略的平面示意图。植物栽培系统1包含使多个品种的植物生长的多个栽培槽10；将外界空气改良而制作向在多个栽培槽10内流动的单一营养液S中供给的改良空气RA，并且包含调整改良空气RA的温度的改良空气温度调整机构的改良空气制造机构20；将所制造的改良空气RA供给到单一营养液S中的改良空气供给机构30；和使单一营养液S在多个栽培槽10间循环的营养液循环机构40。植物栽培系统1也可以进一步包含为了降低棚室60内的气氛的温度而使用的棚室内冷却机构50。以下，说明图2中所示的栽培槽10及各个机构20、30、40、50的详细情况。

[能够栽培的植物]

在植物栽培系统1中，能够全年同时栽培菠菜、散叶莴苣等叶菜类、西红柿、茄子、黄瓜等果菜类、白菜、卷心菜、生菜等结球蔬菜类、豌豆、蚕豆、花生等豆类、草莓、甜瓜等水果类、花卉等许多品种的植物。此外，在植物栽培系统1中，从刚发芽后到收获为止，能够使生长阶段不同的植物混合存在并同时进行栽培。同时栽培的植物的品种为多个品种的植物，优选为10个品种以上的植物，且其中至少3成左右为果菜类和结球蔬菜。

[单一营养液]

在植物栽培系统1中，在栽培多个品种的植物的全部栽培槽10间，同一养分整体上被均质地混合的营养液以一定的状态一直进行循环，本说明书中，将该营养液称为单一营养液S。本发明中，单一营养液S不论植物的品种、生长阶段及栽培时期如何，均连续地使用同一成分的营养液，仅适当补充仅因蒸发及植物的吸收而减少的量的水和/或养分即可。若将从植物的发芽到收获为止作为1个循环，则在以往的营养液栽培中，由于每个循环都将营养液废弃而使用新的营养液，所以对连作障碍的应对这样的概念本身不存在。与此相对，在植物栽培系统1中，在基于本发明人的迄今为止的实验中，不将单一营养液S以高频率进行废弃，在不产生连作障碍的情况下，至少对叶菜类进行30连作以上的栽培，对果菜类进行5连作以上的栽培。

单一营养液S中包含的成分没有特别限定，可以使用在一般的营养液栽培中使用的成分。

单一营养液S按照其状态维持恒定的方式、即至少溶解氧浓度(DO)、电导率(EC)、温度Ts、氢离子浓度指数(pH)及氧化还原电位(ORP)之类的参数的值大概维持恒定的方式被管理。其中，对于本发明中使用的单一营养液S，溶解氧浓度(DO)的值及维持的方法、电导率(EC)的值、以及温度Ts的维持的方法与以往的营养液栽培大有不同。

溶解氧浓度(以下，也称为“DO”)为在单一营养液S中溶解的氧的浓度。在单一营养液S中溶解的氧在植物生长时的根的活动和将营养液内的成分分解成植物能够吸收的状态的细菌的活动中是不可或缺的。因此，必须在单一营养液S中稳定地溶解有充分的量的氧，以使这些活动可以适当地进行。本发明中，单一营养液S的DO被维持在比以往的营养液栽培中的浓度高的规定浓度(即，适于氧使植物的根及需氧菌的活动活化的浓度)，在一实施方式中优选维持在约8ppm～约12ppm。为了将DO维持在这样的高浓度，在单一营养液S中，将规定的流量的改良空气优选以气泡状态进行供给。对于改良空气的制造及供给，在后面叙述。

电导率(以下，也称为“EC”)是表示电的易流动性的值，在营养液栽培中，通常作为表示营养液中的养分溶解度的指标被使用。本发明中，单一营养液S的EC能够维持在比以往的营养液栽培中的值显著高的值，在一实施方式中优选维持在约2.5mS/cm～约3.5mS/cm。单一营养液的EC即使低于2.5mS/cm，但若为1.0mS/cm以上，则也能够栽培，此外，即使超过3.5mS/cm，但若为4.0mS/cm以下，则也能够栽培，但为了以高品质栽培多个品种的植物，优选约2.5mS/cm～约3.5mS/cm的范围。在以往的营养液栽培中，营养液的EC为0.4mS/cm～1.0mS/cm左右，若使用其以上的EC的营养液，则植物产生肥烧伤(大量的养分损害根的功能，使植物打蔫或枯萎的情况)而无法生长。然而，在本发明的系统中，由于通过确保高的DO，植物的根及需氧菌的活动被适当活化，即使EC高，养分也被分解，根能够将养分充分地吸收，所以能够使用高EC的单一营养液S。通过使用EC高的单一营养液S，能够使营养价值高的植物在短期间内生长。

此外，在以往的营养液栽培中，植物在从刚发芽后到收获为止的生长过程中分为多个阶段来栽培，通常通过根据其栽培阶段在营养液中追加养分来使营养液的EC发生变化。例如，刚发芽后使用EC低的营养液来栽培植物，之后，随着植物的生长逐渐提高营养液的EC。这是由于，若不根据生长阶段来管理EC，则有可能植物产生肥烧伤。然而，若是单品种或少数品种的营养液栽培，则能根据生长阶段来选择适当的EC，但品种变得越多，则越显著变得困难。本发明中，由于即使使用EC高的单一营养液S，也通过利用高DO的植物的根及需氧菌的活动的活化，养分被适当地分解，根能够将养分充分地吸收，即使是刚发芽后的植物也不会发生肥烧伤，所以从刚发芽后到收获为止可以一贯地使用相同的高EC的单一营养液S。

单一营养液S的温度Ts被维持在植物的代谢最大限度地进行、且最适于植物的根进行生长的温度。该温度Ts虽然根据植物的种类有一些不同，但是为约18℃～约22℃。本发明中，Ts被维持在约18℃～约22℃，优选被维持在约20℃。本发明中，单一营养液S的温度Ts通过将向单一营养液S供给的改良空气RA的温度维持在规定温度而维持在上述的温度。对于改良空气的温度维持的详细情况，在后面叙述。

单一营养液S进一步将氢离子浓度指数(以下，称为“pH”)大概维持恒定。已知若单一营养液S的pH的值变得过高，则植物的根褐变而枯萎，若变得过低，则营养液中的养分的吸收效率降低，任一情况下，都会对植物的生长造成不良影响。因此，单一营养液S的pH在一实施方式中优选维持在约5.5～约7.5，更优选维持在约6.2～约7.2。

单一营养液S进一步将氧化还原电位(以下，也称为“ORP”)大概维持恒定。已知单一营养液S的ORP的值无论变得过高还是变得过低，都会对单一营养液S内的需氧菌的活化造成不良影响。因此，单一营养液S的ORP在一实施方式中优选被维持在约200mv～约350mv，更优选被维持在约230mv～约320mv。

本发明中，上述的溶解氧浓度(DO)、电导率(EC)、营养液温度(Ts)、氢离子浓度指数(pH)及氧化还原电位(ORP)的值均使用适当的传感器进行时常监视及记录，这些值在脱离规定的范围的情况或有可能脱离的情况下，通过采取所需的应对，能够维持在大概恒定的值。关于这些指标的值的维持，对于EC、pH及ORP，可以通过在单一营养液S中根据需要混合适量的水和/或养分来进行。对于DO，可以通过控制所供给的改良空气的供给量来进行。对于Ts，可以通过控制所供给的改良空气的温度来进行。

[栽培槽]

图3是表示一实施方式涉及的多个栽培槽10中的1个的立体图，按照可看见内部的方式，将配置在栽培槽10内的上部开口中的作为支撑体的支撑基材11以局部切开的状态表示。图3中，使用包含设置有俯视下呈大致正方形状的开口部12的支撑基材11和设置有俯视下呈大致长方形状的开口部12的支撑基材11的多个种类的支撑基材11。支撑基材11的种类可以根据所栽培的植物的种类而适当选择。图4表示使用了小型栽培钵13时的栽培槽10的侧剖面图。栽培槽10是按照底面及侧面以壁面包围(即上部开放)、在内部单一营养液S沿一方向以规定速度流动的方式构成的槽。在图3及图4中，栽培槽10仅描绘了1段，但根据需要也可以进一步在其上设置别的栽培槽10而制成多段结构。例如，可以按照在下段中栽培叶菜类、在上段中栽培果菜类、结球蔬菜类的方式，将多个栽培槽10制成多段结构。在制成多段结构的情况下，上下段的栽培槽10间的距离可以根据在各个栽培槽10中栽培的植物的成长时的大小及阳光的照射的状态来决定。栽培槽10通过支撑框架19来支撑。此外，栽培槽10优选按照阳光充分地照射到植物上的方式来配置。

栽培槽10各自的长度、宽度及深度根据各个栽培槽10中栽培的植物的种类、量或栽培设施的规模等来决定，特别是宽度及深度按照所栽培的植物的根、茎能够维持其本来的生长形状的方式来决定。在本发明的一实施方式中，根据所栽培的植物的种类，可以使用例如宽度为约200mm～约1,000mm、深度为约200mm～约1,000mm的栽培槽10。

栽培槽10优选按照在内部流动的单一营养液S的温度被维持在一定的温度的方式，将侧壁及底壁制成绝热结构。栽培槽10的绝热结构可以通过例如在侧壁及底壁的外表面层叠绝热材料、或者将侧壁及底壁制成双层结构而在间隙中配设绝热材料来实现。栽培槽10的材料只要是能够维持适当的强度以使在内部保持有单一营养液S的状态下槽10本身不会发生变形、破损的材料，则没有特别限定，例如可以使用金属制的栽培槽、树脂制的栽培槽、FRP制的栽培槽等。

对于栽培槽10，从后述的供给侧营养液罐44经由营养液供给路径45供给单一营养液S。营养液供给路径45的营养液供给口45a如图4中所示的那样，按照位于栽培槽10内的单一营养液S的液面附近的方式设置。所供给的单一营养液S在栽培槽10内沿图2及图4的箭头S的方向以规定速度流动。单一营养液S的规定速度如上所述优选为约3cm/秒～约5cm/秒。

在栽培槽10中，设置有营养液的排出口16(16a、16b)，在栽培槽10内流动的单一营养液S从该排出口16(16a、16b)经由营养液排出路径46，排出到后述的排出侧营养液罐41中。在一实施方式中，优选设置两个排出口16a、16b，第1排出口16a按照位于与栽培槽10的底面同一面的方式设置，第2排出口16b按照位于靠近单一营养液S的水面的地方的方式设置。以第2排出口16b作为流入口的营养液排出路径46优选制成溢流管。通过使单一营养液S的供给口45a和排出口16a、16b处于这样的位置关系，从而栽培槽10内的单一营养液S能够从液面附近到栽培槽10的底面附近为止维持大概同样的流速，并且能够有效地防止栽培槽10内的滞留。

在栽培槽10内部，配置有用于将改良空气RA供给到单一营养液S中的多个供给部36。改良空气供给部36的详细情况在后面叙述。多个改良空气供给部36可以从上游朝着下游以规定的间隔、在一实施方式中以约50cm的间隔配置在栽培槽10的底部。

[支撑体]

在栽培槽10的上部开口中，配置有用于支撑植物的支撑体。支撑体在一实施方式中，可以通过支撑基材11、栽培钵13和培养基14来构成。作为支撑基材11，可以使用按照将栽培槽10的上部开口闭塞的方式配置的浮体或盖。在支撑基材11为浮体的情况下，优选以不会因由所栽培的植物的生长而产生的重量沉降到单一营养液S中、并且绝热性高的材料来制作。

在支撑基材11中，设置有如图3及图5中所示的那样沿厚度方向贯通的多个开口部12，在该开口部12中，配置有支撑植物的栽培钵13、13A。本实施方式中，栽培钵13、13A根据所支撑的植物的种类，可以使用图6中所示的小型栽培钵13、或图7中所示的大型栽培钵13A中的任一者。图6中所示的小型栽培钵13优选用于生长时的重量比较大的植物、例如果菜类、结球蔬菜类等，图7中所示的大型栽培钵13A优选用于生长时的重量比较小的植物、例如叶菜类等。开口部12的形状及数量可以根据所使用的栽培钵13、13A的形状及数量而适当决定。例如，图5(a)(b)(d)中所示的支撑基材11是沿着长度方向设置有可以配置图6中所示的小型栽培钵13的多个开口部12的支撑基材，图5(c)(e)中所示的支撑基材11是设置有能够沿着长度方向配置图7中所示的大型栽培钵13A的开口部12的支撑基材。

支撑基材11的下表面优选制成不会阻碍水槽内的单一营养液S的流动的形状。特别是在支撑基材11为浮体的情况下，由于随着植物的成长向液面下的沉下量慢慢地变大，其结果是，开口部12内部的单一营养液S有可能发生滞留，所以优选制成可以防止开口部12内的滞留的形状。以这些为目的，在一实施方式中，支撑基材11优选如图4及图5中所示的那样，下表面相对于单一营养液S的流动方向形成为波状。在本发明的一实施方式中，栽培槽10内的单一营养液S的流速如上所述优选为约3cm/秒～约5cm/秒，但在该流速时，支撑基材11的下表面的波形的凸部间的距离优选为约100mm～约105mm。此外，在支撑基材11为浮体的情况下，为了即使在浮体沉下的情况下在开口部12内单一营养液S也不会滞留，包含下表面的波形的凹部的顶点的一定程度的范围优选其在浮体的长度方向上的位置存在于与开口部12相同的位置，并且即使在浮体最大地沉下时也存在于液面上。另外，在支撑基材11为盖且下表面不与单一营养液S的液面接触的情况下，盖的下表面不一定必须形成为波形。

此外，即使是支撑基材11为浮体的情况下，也可以如图5(d)(e)中所示的那样在端缘设置锁定片11a，将该锁定片11a锁定在栽培槽10的开口上端缘而将作为支撑基材11的浮体像栽培槽10的开口的盖体3那样使用。通过这样操作能够防止随着植物的成长而浮体沉下到液面下。

图6是表示小型栽培钵的实施方式的立体图(a)(b)。该实施方式所述的小型栽培钵13是优选用于果菜类、结球蔬菜类等之类的重量比较大的植物的栽培的栽培钵。小型栽培钵13被从大致正方形的底面13b的各边立起的周侧壁13a围绕，形成为上部开口的立方体形状(俯视下呈大致正方形的箱状)，在各周侧壁3a及底面3b上，以格子状形成有多个开口或窗17(以下，将它们总称为窗)，此外，如图6(a)中所示的那样在上端开口的周缘突设有凸缘体13c。该小型栽培钵13优选例如通过合成树脂等而一体成形，但并不限定于此。该小型栽培钵13的外径与支撑基材11的开口部12的形状对应地形成，如图8中所示的那样能够与支撑基材11的开口部12吻合地嵌入。若将小型栽培钵13嵌入到支撑基材11的开口部12中，则凸缘体13c被锁定在支撑基材11的上表面而被支撑基材11支撑。

在小型栽培钵13内的底面13b上保持有培养基14，植物的根随着成长，经过多个窗17伸入单一营养液S内。因此，小型栽培钵13按照若嵌入安装到支撑基材11的开口部12中，则其下方部分向支撑基材11的下方突出，其下方部和培养基14的全部或一部分浸渍到单一营养液S中的方式，来决定其深度(大小)和凸缘体13c的位置而形成。

图6(d)是将凸缘体13c的位置突设于周侧壁13a的途中而不是小型栽培钵13的上端开口的周缘的情况。通过像这样调节凸缘体13c的设置位置，能够调节从支撑基材11向下方的突出量。还能够调节向单一营养液S中的浸渍量。

形成于小型栽培钵13的周侧壁13a及底面13b上的多个窗17作为以规定速度流动的单一营养液S的流路发挥功能。因此，该窗17的形状只要是植物的根能够进出、容许单一营养液S的通过且空气能够流通的形状即可，并不像本例那样仅限定于格子状，也可以采用其他各种形状。例如可例示出圆形及三角形、梯形等多边形的形状。

此外，在小型栽培钵13内的底面13b上保持有培养基14来栽培植物。因此，优选在安装于支撑基材11上的小型栽培钵13的周围，对成长的植物流通空气，照射日光。因此，小型栽培钵13的周侧壁13a优选形成为从上方朝着下方外径变小的锥形状。该锥形状只要至少存在于位于安装时的支撑基材11的开口部12的附近的周侧壁13a即可，而不是周侧壁13a的整面。由此，在形成为锥形状的周侧壁13a与支撑基材11的开口部12的内侧面之间产生间隙，通过该间隙和窗17形成通风路，能够谋求植物的根部分中的通风的确保、氧的供给、杂菌的防止，日光照射也提高。

为了提高该空气的流通、日光的照射，也可以在支撑基材11的开口部12的内侧面设置切口(图示省略)。若将周侧壁13a制成锥形状，且在开口部12的内侧面设置切口，则因协同效果而效果能够进一步提高。

另外，由于小型栽培钵13是在其内部的底面13b上保持培养基14来栽培植物，所以其形状并不限制于本实施方式中所示的形状，也可以采用上部开口的各种立方体形状。例如可列举出圆筒体、角锥状体等。在该情况下，使支撑基材11的开口部12的形状也对应。

图7是表示大型栽培钵的实施方式的立体图(a)(b)。该实施方式涉及的大型栽培钵13A为优选用于叶菜类等重量比较小的植物的栽培的栽培钵，但当然也可以对其他的植物采用。由于该实施方式的大型栽培钵13A为长条的上部开口的长方体(俯视下呈长方形的箱体)这点是与上述图6中所示的小型栽培钵13不同的点，其他与图6中所示的小型栽培钵13相同，所以对同样的构成要素标注同一符号，其他详细的说明省略。因此，由于大型栽培钵13A在俯视下呈长方形，所以支撑基材11的开口部也如图5(c)(e)中所示的那样成为与其对应的形状。

图9是表示本发明的其他实施方式涉及的支撑体的立体图。该支撑体为安装在栽培槽10内而收纳栽培钵13、13A的栽培钵收纳体11A。该作为支撑体的栽培钵收纳体11A由框架部件形成，从大致水平且十字状的底片7的各端部立设垂直片8a、8b、8c、8d，该垂直片8a与8b的上端及垂直片8c与8d的上端通过连结部件9、9连结，使得栽培钵13、13A能够收纳于由垂直片8a、8b、8c、8d包围的范围内。该栽培钵收纳体11A在垂直片8a、8b、8c、8d的上方突设有凸缘体8e，如图9中所示的那样插入栽培槽10内，使得能够锁定并安装于其开口的端缘部上。其也可以插入并安装于支撑基材11的开口部12上。

在该安装的栽培钵收纳体11A中，小型栽培钵13如图10中所示的那样插入到由垂直片8a、8b、8c、8d包围的范围内并载置于底片7上而使用，大型栽培钵13A如图11中所示的那样安装多个栽培钵收纳体11A，在其间安装大型栽培钵13A。在小型栽培钵13的情况下，将栽培钵收纳体11A列设多个而安装使用，但其也可以使用1个。

该栽培钵收纳体11A由于由框架部件形成，且仅由立设的垂直片8a、8b、8c、8d包围，所以即使收纳并安装栽培钵13、13A，单一营养液S的上方也形成空间，空气的流通及日光的照射变得良好，所以优选。

如图4中所示的那样，在栽培钵13的内部，配置有培养基14。培养基14是用于支撑刚发芽后的植物以防其落下到单一营养液S内的部件。培养基14的材料可以使用以往的营养液栽培中使用的材料、例如氨基甲酸酯发泡树脂、石棉、椰子纤维、耐火纸等，但并不限定于这些。本发明中，可以全部的植物使用同一材料的培养基14，也可以每种植物使用不同材料的培养基14。叶菜类等生长快的(从播种到收获的时间短)植物的培养基14优选使用较廉价的培养基，果菜类、结球蔬菜类等生长慢的(从播种到收获的时间长)植物的培养基14没有必要使用较廉价的培养基。

培养基14的厚度及眼的粗糙度没有限定，但只要是在植物的生长过程中根能够将培养基14逐渐贯通的程度即可。培养基14的厚度根据所栽培的植物的种类，优选为约1cm～约5cm。

图12表示本发明的其他实施方式中的支撑体的构成。在该实施方式中，在图7中所示的大型栽培钵13A的内部配置有栽培片材15。栽培片材15按照通过一张片材沿大型栽培钵13A的宽度方向折叠成蛇腹状，从而具有沿着长度方向延伸的多个山部15a及谷部15b的方式形成，可以在山部15a与谷部15b之间配置培养基14。培养基14可以沿着长度方向连续地配置，也可以将多个培养基14空开间隔而配置。在山部15a中沿着长度方向以适当的间隔设置有切口部15c。由于通过该切口部15c，即使在植物的身长比从谷部15b到山部15a为止的高度小的生长初期阶段，阳光也不会被遮挡而适当地照射到植物上，所以能够有效地生长，并且在栽培中，还能够实现相对于植物的根的适当的阳光的照射。栽培片材15的材料只要是不与单一营养液S发生化学反应、不吸收单一营养液S且具有可耐受重复使用的耐久性的材料即可，例如优选使用聚丙烯等树脂材料。

图13至图15表示栽培片材的其他安装结构，图13是其局部切口的立体图，图14是其分解立体图，图15是图13的A-A线剖面图。

该实施方式的栽培片材15的安装结构具备片材接收板2。该片材接收板2为在方形的接收板本体3的周缘立设短壁3a的方形的短筒状，在接收板本体3的内表面上，突设有片材吊耳部件4a、4b。如图14、图15中所示的那样该片材吊耳部件4a以与栽培片材15的山部对应的山形的形状突设在与栽培片材15的山部15a的顶部对应的位置上，片材吊耳部件4b位于从栽培片材15的山部15a朝向谷部15b的途中，以与栽培片材15的倾斜面对应的倾斜突设成八字状。因此，若将栽培片材15的山部15a嵌合到片材吊耳部件4a中，则片材吊耳部件4b与从栽培片材15的山部15a朝向谷部15b的倾斜面的内侧抵接而进行支撑，栽培片材15可以仅通过与吊耳同样地悬挂到片材吊耳部件6a、6b上来安装。该片材接收板2两个彼此相对地设置，栽培片材15架设并安装在相对的片材接收板2、2间。在该栽培片材15的正下方，网板5和无纺布6载置于片材接收板2的短壁3a上，架设在相对的片材接收板2、2间。在该片材接收板2的外周侧的上部设置有凸缘体3c，若从栽培槽10的开口插入，则如图13、图15中所示的那样凸缘体3c能够锁定并安装到栽培槽10的开口缘部上。其即使是作为支撑体的支撑基材11也能够插入到长条的长方形的开口部12中而安装使用。将片材接收板2在栽培槽10中使用时，片材接收板2的宽度与栽培槽10的开口的宽度匹配地形成，在支撑基材11中使用时，与支撑基材11的开口部12的宽度匹配地形成。

在该片材接收板2的接收板本体3上，设置有多个开口3b，从而不会阻碍单一营养液S的流动。该开口3b按照不会阻碍单一营养液S的流动的方式设定其大小、数目及设置位置。从这点出发，接收板本体3也可以采用以格子状设置开口3b的部件、网板。

[单一营养液循环机构]

回到图2，在该图中，与植物栽培系统1的营养液循环机构40一起示出了单一营养液S的流路。营养液循环机构40包含排出侧营养液罐41、营养液循环泵42、营养液配管43、供给侧营养液罐44、营养液供给路径45和营养液排出路径46。

单一营养液S如图2中所示的那样，沿箭头S所示的方向以规定速度在多个栽培槽10各自的内部流动，从设置于栽培槽10各自中的营养液排出路径46排出。在营养液排出路径46中，根据需要，也可以设置开闭路径的阀门(未图示)，以能够更精密地控制单一营养液S的排出量。

从栽培槽10排出的单一营养液S进入优选埋设于地下的排出侧营养液罐41内。排出侧营养液罐41内的单一营养液S通过营养液循环泵42送到营养液配管43中，进入优选埋设于地下的供给侧营养液罐42中。供给侧营养液罐42内的单一营养液S经过营养液供给路径45，被供给到多个栽培槽10各自中。在营养液供给路径45中，根据需要，也可以设置开闭路径的阀门(未图示)，以能够更精密地控制单一营养液S的供给量。

本发明的特征之一是，如上述那样，在单一营养液S内制作与土耕栽培的土壤内的状态同样的“固相”，本发明人发现，为了达成该特征，优选将栽培槽10内的单一营养液S的规定速度设定为约3cm/秒～约5cm/秒。该速度是按照对植物的根给予的压力达到与土壤内的压力大概相同程度的方式进行了调整的单一营养液S的速度。该规定速度例如可以通过以下方法来调整：相对于根据所使用的栽培槽10的数目及大小而决定的所需的单一营养液S的量，设计最上段的栽培槽10的高度、营养液配管43的直径及长度、排出侧营养液罐42及供给侧营养液罐44的容量等，在这样的设计条件中按照栽培槽10内的单一营养液S的流速达到上述的范围的方式，决定营养液循环泵42的能力。此外，在营养液供给路径45及营养液排出路径46中设置有阀门的情况下，也可以通过调整这些阀门的开度来调整规定速度。

在单一营养液S在栽培槽10内的流速比约3cm/秒慢的情况下，由于与在栽培槽10内单一营养液S滞留的状态实质上没有变化，所以不仅对于根不会给予与土壤内的情况相同程度的压力，而且也成为因滞留而产生的营养液劣化的原因。在流速比约5cm/秒快的情况下，由于对根给予的压力过高，所以变成对于根给予过大的应力。

本发明中，单一营养液S由于没有劣化，所以不需要以高频率进行废弃，通常根据需要仅补充因植物的吸收、自然蒸发而损失的水和/或养分即可。这样的单一营养液S的劣化防止通过使单一营养液S在流路内完全混合并循环，并且防止流路内的滞留来达成。流路内的单一营养液S的完全混合、滞留防止主要通过采用以下的构成来达成。

(1)用于防止栽培槽内的滞留的构成

(2)用于在营养液罐中将营养液均匀地混合、并且防止罐内的滞留的构成

(3)用于在营养液配管中将营养液进一步均匀地混合的构成

关于它们中的(1)，如栽培槽及支撑体的说明中记载的那样。关于(2)及(3)，在以下的营养液罐及营养液配管的记载中进行说明。

[营养液罐]

图16表示本发明的一实施方式中使用的排出侧营养液罐41，以及图17表示供给侧营养液罐44。在图16、图17中所示的罐41、44中，右端的双重波状线表示长条的罐41、44的途中省略而描绘，省略的部分的结构具有与图16、图17中明示的结构同样的结构。如图2、图3及图4中所示的那样，从多个栽培槽10排出的单一营养液S经由营养液排出路径46进入排出侧营养液罐41。此外，单一营养液S从供给侧营养液罐44经由营养液供给路径45供给到多个栽培槽10中。

在本实施方式中，排出侧营养液罐41在来自栽培槽10的单一营养液S的排出侧的下方，按照沿罐41的长度方向与栽培槽10的长度方向相交的方向延伸的方式水平地配置。此外，供给侧营养液罐44在向栽培槽10供给单一营养液S的供给侧的下方，按照沿罐44的长度方向与栽培槽10的长度方向相交的方向延伸的方式水平地配置。由于通过将营养液罐41及44像这样配置，从各个栽培槽10排出的单一营养液S在相同的排出侧营养液罐41内被混合，从营养液配管43进入的单一营养液S在相同的供给侧营养液罐44内进一步被混合，所以均匀地混合的单一营养液S在营养液循环路径内进行循环。排出侧营养液罐41及供给侧营养液罐44的材料均只要是不与单一营养液S中包含的养分产生化学反应、且具有耐压性的材料，则没有特别限定。在一实施方式中，排出侧营养液罐41及供给侧营养液罐44优选制成将聚氯乙烯制的罐的外侧以纤维强化塑料补强而得到的营养液罐。

排出侧营养液罐41及供给侧营养液罐44优选制成圆筒形状以使在其内部单一营养液S更均匀地被混合。营养液排出侧罐41及供给侧营养液罐44的长度优选为与两端的栽培槽10间的距离大概相同的长度，以使如图2中所示的那样，从并列地设置的多个栽培槽10中的两端的栽培槽10排出的单一营养液S进入与罐41、44的两端部靠近的部分中。供给侧营养液罐44优选设定为比排出侧营养液罐41小的直径，以使其作为提高罐44内的单一营养液S的压力而送出到栽培槽10中的加压罐发挥功能。在一实施方式中，排出侧营养液罐41的内径为约400mm，可耐受5kg/cm²的内压，供给侧营养液罐44的内径为约200mm，可耐受10kg/cm²的内压。排出侧营养液罐41及供给侧营养液罐44均优选埋设于地下，以便能够更稳定地管理单一营养液S的温度。

在本发明中使用的排出侧营养液罐41中，如图16中所示的那样，设置有用于接受从多个栽培槽10排出的单一营养液S的多个受液口41a、41b和用于将罐41内的单一营养液S送出到营养液配管43中的多个送液口41。优选多个受液口41a、41b设置于在栽培槽10的下方水平地配置的罐41的上部，多个送液口41c设置于罐的下部。通过这样设定受液口41a、41b与送液口41c的位置关系，能够将排出侧营养液罐41内的单一营养液S均匀地进行混合，并且在排出侧营养液罐41内不产生滞留地送出到营养液配管43中。

受液口41a、41b的数目及口径可以根据并列地设置的栽培槽10的数目及段数而适当设计。在一实施方式中，受液口41a、41b可以将与并列地设置的多列的栽培槽10的各列对应的1个或多个受液口41a及41b作为1组而设置于罐41的上部。即，每列栽培槽10都有1组受液口41a、41b设置于罐41上。在受液口41a、41b的各组中，根据栽培槽10的对应的列中的段数，决定口径大的受液口41a的数目和口径小的受液口41b的数目。例如，在如图18中所示的那样5个栽培槽10a～10e以3段构成的列的情况下，从上段的两个栽培槽10a及10b排出的单一营养液S流入到位于图18的最左侧的受液口41a中，从上段的两个栽培槽10c及10d排出的单一营养液S流入到位于图的最右侧的受液口41a中，从最下段的栽培槽10e排出的单一营养液S流入到口径比受液口41a小的受液口41b中。本实施方式中，由于在栽培槽10中，如上述那样设置有两个排出口16a、16b，所以从上段的栽培槽10的排出口16a、16b排出的营养液S汇聚成1个流体而流入到对应的受液口41a中。此外，从栽培槽10e的两个排出口16a、16b排出的营养液S分别流入到另外的受液口41b中。通过像这样根据栽培槽10的构成以及从栽培槽10排出的单一营养液S的量及落下距离来决定各组中的受液口41a、41b的数目及口径，从而能够降低排出时的流体阻力，更容易地将栽培槽10内的单一营养液S的流速维持在规定的速度，并且通过流入的单一营养液S，在排出侧营养液罐41内单一营养液S被均匀地混合。

从并列的多个栽培槽10的两端的栽培槽10排出的单一营养液S的受液口41a、41b优选设置在尽可能靠近排出侧营养液罐44的两端部的位置。通过将受液口41a、41b配置在该位置，从受液口41a、41b流入到排出侧营养液罐41内的单一营养液S的流体将排出侧营养液罐41两端部的角落部分的营养液冲走，其结果是，能够防止角落部分中的单一营养液S的滞留。

在本发明中使用的供给侧营养液罐44中，如图17中所示的那样，设置有用于接受从营养液配管43送来的单一营养液S的多个受液口44a和用于将罐44内的单一营养液S送出到栽培槽10中的多个送液口44b。多个受液口44a及多个送液口44b优选设置于在栽培槽10的下方水平地配置的罐44的上部。通过像这样设定受液口44a与送液口44b的位置关系，能够将供给侧营养液罐44内的单一营养液S均匀地混合并送出到栽培槽10中。

受液口44a及送液口44b的数目及口径可以根据栽培槽10的数目及段数而适当设计。在一实施方式中，能够与并列地设置的多列的栽培槽10的各列对应地将1个送液口44b设置在罐44的上部。此外，受液口44a优选按照与后述的营养液配管43的配管形态对应的方式，将与排出侧营养液罐41的送液口41c的数目相同的数目设置于供给侧营养液罐44上。从送液口44b送出的单一营养液S例如如图19中所示的那样，被供给到多个栽培槽10中。

[营养液配管]

在排出侧营养液罐41内被均匀地混合并从该送液口41c排出的单一营养液S如图2中所示的那样，通过营养液循环泵42送出到营养液配管43中。营养液循环泵42优选相对于排出侧营养液罐41的多个送液口41c分别各设置1个。单一营养液S经过营养液配管43被搬送到供给侧营养液罐41中。从单一营养液S的温度管理的观点出发，营养液配管43优选被埋设于地下。营养液配管43的材料只要是不与单一营养液S中包含的养分产生化学反应、且具有一定程度的耐压性的材料，则没有特别限定。在一实施方式中，营养液配管43可例示出将聚氯乙烯制的管的外侧以纤维强化塑料补强而得到的营养液配管。

如上所述，排出侧营养液罐41按照在内部单一营养液S被均匀地混合的方式做了努力。然而，由于在多个栽培槽10各自中栽培有各种植物，每个栽培槽10中单一营养液S的养分及氧的消耗量、从植物的根分泌的根酸的种类及量等不同，所以从并列的栽培槽10的各列排出的单一营养液S有时其状态、例如所包含的养分的量、溶解氧浓度及根酸的量等大有不同。特别是从栽培果菜类的栽培槽10排出的单一营养液S与从栽培叶菜类的栽培槽10排出的单一营养液S有时其状态大有不同。因此，还认为从栽培槽10排出到排出侧营养液罐41内的单一营养液S仅通过罐41的说明中记载的上述的努力，有时对于维持均匀的混合状态变得不充分。因此，本发明中，使单一营养液S所流动的营养液配管43在从排出侧营养液罐41到供给侧营养液罐44之间交叉。

若使用图2对该交叉的方法具体地进行说明，则例如从图2中的最上方的栽培槽10排出而进入排出侧营养液罐41中、并从距离该位置最近的送液口41c排出的单一营养液S经过营养液配管43，从位于图2中最下方的栽培槽10的附近的受液口44a进入供给侧营养液罐44中。另一方面，例如从图2中的最下方的栽培槽10排出而进入排出侧营养液罐41中、并从距离该位置最近的送液口41c排出的单一营养液S经过营养液配管43，从位于图2中的最上方的栽培槽10的附近的受液口44a进入供给侧营养液罐44中。像这样，在本发明中，按照从栽培槽10排出的单一营养液S尽可能在整体上被均匀地混合的方式，将从排出侧营养液罐41到供给侧营养液罐41为止的营养液配管43的路径交叉地配设。

[空气改良机构、改良空气温度调整机构及改良空气供给机构]

在图1及图2中，示出植物栽培系统1中使用的改良空气制造机构20。改良空气制造机构20是用于将外界空气改良成适于供给到栽培槽10内的单一营养液S中的改良空气RA，并且调整改良空气RA的温度的机构。改良空气RA是将空气A改良成氧含量高的状态而得到的空气。改良空气制造机构20可以设置在棚室60的内部，也可以设置在外部，但从进一步减小棚室60内温度管理所需的空间的观点出发，优选设置在外部。在改良空气制造机构20设置在外部的情况下，优选例如在封闭空间内配置所需的设备，以尽可能降低外界空气的影响。通过改良空气制造机构20进行改良、且经温度调整而得到的改良空气RA通过改良空气供给机构30被供给到栽培槽10内的单一营养液S中。

改良空气制造机构20包含空气摄入部21、空气改良机构22、抽风机23、改良空气积存室24、利用地热的热泵25、放热部26、配管冷却部27和温度传感器28。空气A经由空气摄入部21，通过抽风机23被摄入到改良空气积存室24内。空气A在被摄入到改良空气积存室24内之前，通过空气改良机构22而改良。空气改良机构22在一实施方式中，可以制成至少具有脱氮过滤器的过滤器部22。通过经过脱氮过滤器而摄入空气A，能够得到氮被除去而改良成每单位体积的氧含量高的状态的改良空气RA。空气改良机构22也可以进一步包含脱氨过滤器、脱盐过滤器、防尘过滤器之类的各种过滤器。在另一实施方式中，改良空气RA的氧含量也可以通过例如在摄入的空气中混合纯氧来提高，这种情况下，空气改良机构22可以制成将外界空气与纯氧混合的装置。

被摄入到改良空气积存室24内的改良空气RA出于供给量的稳定化及温度的调整的目的，优选在改良空气积存室24的内部积存一定时间。关于温度的调整的详细情况，在后面叙述。改良空气积存室24的容积考虑供给量的稳定性和温度管理的容易性来决定，但优选至少为供给到栽培槽10中的每单位时间的改良空气RA的量的10倍以上的容积。为了更容易地进行内部的改良空气RA的温度调整，改良空气积存室24优选壁面、屋顶、门等具备绝热功能。

改良空气RA通过改良空气供给机构30被供给到多个栽培槽10中。改良空气供给机构30包含改良空气供给泵32、改良空气配管34和改良空气供给部36。改良空气RA在改良空气积存室24中积存后，通过改良空气供给泵32被送出到改良空气配管34中。通过改良空气供给泵32对改良空气RA施加的压力优选按照改良空气RA的每1小时的流量相对于循环中的单一营养液S的总体积达到约3倍～约5倍的方式设定。改良空气配管34可以如图2中所示的那样设置在栽培槽10的外侧，但也可以按照穿过栽培槽10的内部的方式设置。通过将改良空气配管34配置在栽培槽10内、即单一营养液S内，具有以下优点：改良空气配管34发挥蓄热体的作用，能够更稳定地维持单一营养液S的温度。改良空气配管34的材料没有特别限定，但在改良空气配管34配置在栽培槽10的内部的情况下，优选设定为不与单一营养液S产生化学反应的材料、例如聚氯乙烯等。在改良空气供给配管34与改良空气供给部36之间，也可以设置用于开闭配管的阀门(未图示)。通过设置阀门，能够更精密地控制向改良空气供给部36供给改良空气RA的供给量。

在栽培槽10各自的内部，设置有改良空气供给部36。改良空气供给部36只要是能够将改良空气RA供给到单一营养液S中则没有特别限定，但在一实施方式中，如图20中所示的那样，优选制成将陶瓷以高温烧成而得到的中空筒状的多孔质体。改良空气配管34与在筒状的多孔质体36a内部沿着长度方向的中心轴线上设置的中空部36b连接，进入中空部36b的改良空气RA从多孔质体36a的孔变成与孔的大小对应的尺寸的气泡而放出到单一营养液S内。多孔质体36a的孔优选尽可能均匀，孔的尺寸优选按照放出到单一营养液S内的气泡的尺寸变得比大概数百微米的数量级大、且比数毫米的数量级小的尺寸的方式形成。通过使用该程度的尺寸的气泡将改良空气RA供给到单一营养液S中，能够更容易地达成所需的溶解氧浓度、即约8ppm～约12ppm。比数百微米的数量级小的气泡由于将单一营养液S中包含的氮摄入的量变多，所以有时无法达成所需的溶解氧浓度。此外，这种小的尺寸的气泡由于在与根接触而破裂时有可能相对于根给予冲击，所以不优选。比数毫米的数量级大的气泡由于比表面积变小，并且在单一营养液S内的滞留时间变短，所以有时相对于单一营养液S无法供给充分的氧。这种多孔质体36a在市场中可以从陶瓷制品的制造者获得。通过将改良空气供给部36制成陶瓷的多孔质体36a，还具有以下优点：多孔质体36a作为蓄热体发挥功能，对于将单一营养液S维持在恒定的温度更有用。

改良空气供给部36的配置方法没有限定，但优选在栽培槽10的底上以规定的间隔配置。在改良空气供给部36为多孔质体36a的情况下，优选在多孔质体36a的长度方向沿栽培槽10的宽度方向延伸的方向上配置。由于通过这样进行配置，流动的单一营养液S与多孔质体36a的侧面接触而进入内部，与改良空气RA一起从多孔质体36a被放出，所以具有向单一营养液S的氧供给效率更加提高的优点。

改良空气供给部36的长度及直径以及配置间隔根据栽培槽10的宽度及深度、单一营养液S的流速等，按照相对于单一营养液S的溶解氧浓度达到所需的值的方式适当选择。在一实施方式中，改良空气供给部36即多孔质体根据场所可以设定为长度为约10cm～约50cm、直径为约2cm～约5cm、各个配置间隔为约50cm。改良空气供给部36还可以使用其长度相对于栽培槽10的宽度较短的多孔质体，但在该情况下，优选向着栽培槽10的长度方向左右交替地配置。

[改良空气温度调整机构]

被摄入改良空气积存室24中的改良空气RA被供给到栽培槽10中，但为了将被供给到栽培槽10的改良空气RA的温度不论所摄入的外界空气的温度如何均维持在规定温度、即约18℃～约22℃，在一实施方式中，采用以下那样的方法。另外，本发明中能够采用的用于将被供给到栽培槽10中的改良空气RA的温度维持在规定温度的方法并不限定于以下的方法，也可以采用其他公知的任一方法、例如使用市售的锅炉或空调等将改良空气RA的温度维持在规定温度。然而，本发明人认为，通过采用以下的方法，能够削减能量使用量并且有效且可靠地将改良空气RA维持在规定温度。

在该实施方式中，将外界空气摄入，并经由改良空气供给泵32及改良空气配管35等中间设备后，最终被供给到栽培槽10中时，为了使改良空气RA的温度被维持在规定温度，在将中间设备中的改良空气RA的温度变化纳入考虑的基础上，按照补偿这些温度变化的方式来调整改良空气RA的温度。在该实施方式中，用于使改良空气RA成为规定温度的改良空气温度调整机构可以通过地下配管21、改良空气积存室24、利用地热的热泵25、设置在改良空气积存室24内的放热部26、控制利用地热的热泵25的设定温度的控制装置(未图示)和配管冷却部27来构成。来自利用地热的热泵25的热通过放热部26被放热到改良空气积存室24内，利用该热而使积存室24内部的温度维持在一定的温度。利用地热的热泵25是将全年比较稳定的地热作为用于调整改良空气积存室24内的温度的热源而利用的热泵，可以适当使用市场中能够获得的地热热泵单元。

在本实施方式中，首先，使空气摄入部21为地下配管(接地管)，在将外界空气通入地下配管21中后导入到改良空气积存室24中。通过经过温度稳定的埋设到地下的地下配管21而导入外界空气，夏季能够降低高温的外界空气的温度，冬季能够提高低温的外界空气的温度。例如，经过地下配管21而被导入到改良空气积存室24中的空气的温度能够全年地被稳定在约7℃～约10℃。

经由例如具备脱氮过滤器的空气改良机构22而被摄入到改良空气积存室24中的改良空气RA通过在内部被维持在一定的温度的改良空气积存室24内积存适当的时间，从而达到一定的温度。关于改良空气积存室24内的温度的调整，在考虑后述的改良空气供给泵32中的温度上升及改良空气配管34中的温度变化的基础上，通过按照供给到栽培槽10中时的改良空气RA的温度达到规定温度的方式设定利用地热的热泵25的温度来进行。即，在通过改良空气供给泵32中的温度上升及改良空气配管34中的温度变化导致供给到栽培槽10中的改良空气RA的温度变得比规定温度高的情况下，利用地热的热泵25的设定温度以根据温度上升量的程度使改良空气积存室24内的温度下降的方式进行变更。相反，在通过改良空气供给泵32中的温度上升及改良空气配管34中的温度变化导致被供给到栽培槽10中的改良空气RA的温度变得比规定温度低的情况下，利用地热的热泵25的设定温度以根据温度降低量的程度来使改良空气积存室24内的温度上升的方式进行变更。利用地热的热泵25的设定温度的变更优选按照基于即将被送入栽培槽10之前的来自设置于改良空气配管34中的温度传感器28的温度数据而自动地进行的方式构成。

在改良空气积存室24中调整了温度的改良空气RA通过改良空气供给泵32被送到改良空气配管34中。为了达成本发明中所需的溶解氧浓度，需要供给大量的改良空气RA，为此，必须将泵32的喷出压力设定为高的压力。该压力可以根据空气的供给量来决定。像这样施加了压力的改良空气RA被压缩，温度上升例如约10℃～约15℃。通过将泵32的喷出压力全年维持恒定，能够使因改良空气RA的压缩而引起的上升温度幅度恒定。可以在泵32的下游侧设置配管冷却部27，在通过泵32而改良空气RA的温度过度上升的情况下，也可以通过配管冷却部27来降低温度。

从改良空气供给泵32送出的改良空气RA经过改良空气配管34被供给到改良空气供给部36中。改良空气RA的温度有时在改良空气配管34内流动的期间会受到配管外的温度的影响而发生变化。改良空气配管34优选埋设于地下、或使用绝热材料、和/或配置在栽培槽10内，以使内部的改良空气RA尽可能不受到配管外的温度的影响。一部分的地上配管部分中的由外界空气引起的温度上升也可以通过配管冷却部29而相抵。

若采用以上的方法，则可以由根据季节而温度的差异大的外界空气，通过使用了改良空气温度调整机构的温度的调整，得到全年被维持在规定温度的改良空气RA。

[细菌定植部]

如上所述，在营养液栽培中，在以规定速度流动的单一营养液S内，如何使需氧菌适当地定植在所需的部位，并且能够发挥其功能是重要的。本发明中，设置用于能够使需氧菌停留在栽培槽10内的单一营养液S中而进行栖息或繁殖的细菌定植部38。进而，为了使栖息在细菌定植部38上的需氧菌能够利用被维持在规定温度的改良空气RA而充分发挥其功能，使改良空气供给部36与细菌定植部38接近地配置。改良空气供给部36由于如上述那样在栽培槽10内以规定的间隔配置，所以与改良空气供给部36接近的细菌定植部38在栽培槽10内的单一营养液S中也被均等地配置，其结果是，能够在栽培槽10整体中确保一样的需氧菌量。细菌定植部38的材料只要是需氧菌能够定植、且不与单一营养液S产生化学反应的材料，则没有特别限定，例如可以使用与上述的支撑体内的培养基14相同的培养基、或多孔质陶瓷等。

在一实施方式中，如图20中所示的那样，可以将改良空气供给部36的多孔质陶瓷36a作为细菌定植部38利用。在该实施方式中，由于多孔质陶瓷36a的微细的孔作为需氧菌的栖息或繁殖场所发挥功能，所以在具有流动的单一营养液S中需氧菌也不会容易地流出。此外，在从改良空气配管34供给到改良空气供给部36中的氧浓度高的改良空气RA经由多孔质陶瓷36a的孔被送入单一营养液S内时，能够对在多孔质陶瓷36a的孔中栖息或繁殖的需氧菌供给充分的氧。

在另一实施方式中，如图21中所示的那样，可以将细菌定植部38形成为具有与改良空气供给部36的长度对应的长边的长方形的板状，按照从改良空气供给部36供给的改良空气RA与定植的需氧菌充分地接触的方式，配置在例如改良空气供给部36的正上方。但是，在该方式的情况下，在改良空气供给部36与细菌定植部38之间设置了空间，在该空间内有可能产生单一营养液S的滞留。

[系统整体的管理]

在植物栽培系统1中，为了全年地同时生产多个品种的植物，必须监视系统整体的状态并根据需要适当地进行控制。作为植物栽培系统1中应该监视的状态，首先，可列举出棚室60内部的温度、湿度及光的管理，必须将这些状态管理成适于植物的栽培的气氛。在植物栽培系统1中，由于利用阳光来栽培植物，所以特别是在夏季必须使棚室60内的温度不会过度上升。在本系统1中，棚室60内部及外部的温度及湿度优选被时常监视。在棚室60中，在侧壁及天棚上设置有多个窗或换气扇，基于温度及湿度的监视数据，在温度和/或湿度脱离适当的温度及湿度的范围时，例如在温度达到20℃以上、湿度达到60％以上的情况下，利用这些窗的开闭及换气扇的工作来进行棚室60内的换气。此外，棚室60内的温度及湿度的控制在本实施方式中也可以使用包含过滤器52、地下配管54及风扇56的棚室内冷却机构50来进行。这种情况下，外界空气通过经过过滤器52及地下配管54而调整为适当的温度后，利用风扇56被摄入到棚室60内。或者，例如也可以使用市售的空调来控制棚室60内的温度及湿度。或者，也可以采用以下构成：使棚室60的原材料为绝热效果高的原材料；或者出于控制对棚室60内的日光的照射的目的而使用遮光帘；或者出于降低棚室60内的温度变化的目的而对棚室60的壁面赋予绝热功能。

其次，作为植物栽培系统1中应该监视的状态，可列举出单一营养液S的状态。在植物栽培系统1中，按照至少单一营养液S的溶解氧浓度(DO)、电导率(EC)、温度Ts、氢离子浓度指数(pH)及氧化还原电位(ORP)的值被维持大概恒定的方式进行管理。用于监视这些值的各种传感器优选设置在例如栽培槽10的内部，来自传感器的监视数据优选时常被记录。此外，监视数据优选在被记录的同时，在系统的管理者能够适当确认的显示装置中作为图表被显示、和/或被打印输出到记录纸上。在这些值脱离适当的范围时，优选向管理者发出警报。

在发现异常值的情况下，管理者手动地、或系统1自动地进行适当的操作，以使参数的值恢复到正常范围内。在溶解氧浓度(DO)显示异常值时，例如通过控制改良空气供给泵32的动作、和/或改良空气供给部36前的阀门(未图示)的开闭，可以使值恢复到正常范围内。在温度Ts显示异常值时，例如通过利用改良空气制造机构20的温度调整机构进行温度调整，可以使值恢复到正常范围。在电导率(EC)、氢离子浓度(pH)及氧化还原电位(ORP)显示异常值时，例如通过在单一营养液S中追加必要量的水和/或养分，可以使值恢复到正常范围。

进而，作为植物栽培系统1中应该监视的状态，可列举出改良空气RA的状态。在植物栽培系统1中，按照至少改良空气RA的温度及流量被维持在规定的温度及流量的方式进行管理。用于监视这些值的各种传感器优选设置在例如改良空气配管34的适当的位置，来自传感器的监视数据优选被时常记录。此外，监视数据优选在被记录的同时，在系统的管理者能够适当确认的显示装置中作为图表被显示、和/或被打印输出到记录纸上。在这些值脱离适当的范围时，优选向管理者发出警报。

在发现异常值的情况下，管理者手动地、或系统1自动地进行适当的操作，以使参数的值恢复到正常范围内。在改良空气RA的温度显示异常值时，通过利用改良空气温度调整机构进行温度调整，可以使值恢复到正常范围。在改良空气RA的流量显示异常值时，例如通过控制改良空气供给泵32的动作、和/或改良空气供给部36前的阀门(未图示)的开闭，可以使值恢复到正常范围。

进而，在将外界空气A摄入到改良空气积存室24中时，优选对于使外界空气A经过的脱氮过滤器、脱氨过滤器、脱盐过滤器、防尘过滤器之类的各种过滤器，定期地检查其污垢等状态，并且每隔一定的期间、或根据需要进行更换。优选在过滤器产生网眼堵塞时或每隔一定的期间向管理者发出用于促使更换的警报。

符号的说明

1植物栽培系统

2片材接收板

3接收板本体

3a短壁

3b开口

3c凸缘体

4a、4b片材吊耳部件

5网板

6无纺布

7底片

8a、8b、8c、8d垂直片

9连结部件

10栽培槽

11支撑基材(支撑体)

11A栽培钵收纳体(支撑体)

12开口部

13、13A栽培钵

14培养基

15培养基支撑片材

15a山部

15b谷部

15c切口部

16a、16b排出口

19支柱

20改良空气制造机构

21空气摄入部

22空气改良机构

23抽风机

24改良空气积存室

25利用地热的热泵

26放热部

27配管冷却部

28温度传感器

30改良空气供给机构

32改良空气供给泵

34改良空气配管

36改良空气供给部

36a多孔质体

36b中空部

38细菌定植部

40营养液循环机构

41排出侧营养液罐

41a、41b受液口

41c送液口

42营养液循环泵

43营养液配管

44供给侧营养液罐

44a受液口

44b送液口

45营养液供给路径

45a单一营养液的供给口

46营养液排出路径

50棚室内冷却机构

52过滤器

54地下配管

56风扇

60棚室

S单一营养液

A空气

RA改良空气

Claims (39)

1.一种植物栽培系统，其特征在于，其是使用单一营养液在不产生连作障碍的情况下同时栽培多个品种的植物的植物栽培系统，

该植物栽培系统在使改良空气达到规定温度后，将所述改良空气以使单一营养液的溶解氧浓度成为规定浓度所需的流量，从细菌定植部的附近向在保持植物的栽培槽的内部以规定速度流动的单一营养液中供给，所述改良空气是按照成为适于使所述栽培槽的单一营养液的溶解氧浓度成为所述规定浓度的状态的方式将空气改良而得到的。

2.根据权利要求1所述的植物栽培系统，其特征在于，改良空气经由多孔质体以气泡状态被供给到单一营养液内。

3.根据权利要求2所述的植物栽培系统，其特征在于，将所述多孔质体作为所述细菌定植部使用，改良空气通过所述细菌定植部后被供给到栽培槽内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的植物栽培系统，其特征在于，改良空气在所述栽培槽的内部从多个部位被供给到单一营养液中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的植物栽培系统，其特征在于，改良空气是从空气中除去氮而成的气体。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的植物栽培系统，其特征在于，改良空气在内部的温度被维持在一定的温度的改良空气积存室中被保持至达到与所述一定的温度相同的温度后，被供给到单一营养液内。

7.根据权利要求1所述的植物栽培系统，其特征在于，表示单一营养液的养分溶解度的电导率为2.5mS/cm～3.5mS/cm。

8.根据权利要求1所述的植物栽培系统，其特征在于，在栽培槽内流动的单一营养液的所述规定速度为按照对所栽培的植物的根给予的压力达到与土壤内的压力大概相同程度的方式进行了调整的单一营养液的流速，所述规定浓度为适于使植物的根及需氧菌的活动活化的溶解氧的浓度，所述规定温度为不会对植物的根造成不良影响的改良空气的温度。

9.根据权利要求1或权利要求8所述的植物栽培系统，其特征在于，所述规定速度为3cm/秒～5cm/秒。

10.根据权利要求1或权利要求8所述的植物栽培系统，其特征在于，所述规定浓度为8ppm～12ppm。

11.根据权利要求1或权利要求8所述的植物栽培系统，其特征在于，所述规定温度为18℃～22℃。

12.根据权利要求1所述的植物栽培系统，其特征在于，改良空气的每1小时的所述流量相对于在栽培槽和罐中循环的单一营养液整体的体积为3倍～5倍。

13.根据权利要求1所述的植物栽培系统，其特征在于，按照单一营养液在连结栽培槽和罐的循环路径内不会滞留地被混合而进行循环的方式构成。

14.一种植物栽培装置，其特征在于，其是使用单一营养液在不产生连作障碍的情况下同时栽培多个品种的植物的植物栽培装置，其具备：

栽培槽，其保持植物和以规定速度流动的单一营养液；

空气改良机构，其按照成为适于使所述栽培槽的单一营养液的溶解氧浓度成为规定浓度的状态的方式将空气改良而制成改良空气；

改良空气温度调整机构，其按照改良空气的温度达到规定温度的方式进行调整；

改良空气供给机构，其将为了使单一营养液的溶解氧浓度成为所述规定浓度所需的流量的改良空气供给到所述栽培槽的内部的单一营养液中；

细菌定植部，其配置于所述改良空气供给机构的改良空气供给部的附近；以及

单一营养液循环机构，其使单一营养液在所述栽培槽与罐之间循环。

15.根据权利要求14所述的植物栽培装置，其特征在于，所述改良空气供给部为多孔质体。

16.根据权利要求15所述的植物栽培装置，其特征在于，所述多孔质体为所述细菌定植部。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的植物栽培装置，其特征在于，所述改良空气供给部在所述栽培槽的内部设置有多个。

18.根据权利要求14所述的植物栽培装置，其特征在于，所述空气改良机构包含用于从空气中除去氮的过滤器。

19.根据权利要求14所述的植物栽培装置，其特征在于，所述改良空气温度调整机构包含内部的温度被维持在一定的温度的改良空气积存室，改良空气在所述改良空气积存室内被保持至达到与所述一定的温度相同的温度后，通过所述改良空气供给机构被供给。

20.根据权利要求14所述的植物栽培装置，其特征在于，表示单一营养液的养分溶解度的电导率为2.5mS/cm～3.5mS/cm。

21.根据权利要求14所述的植物栽培装置，其特征在于，在栽培槽内流动的单一营养液的所述规定速度为按照对所栽培的植物的根给予的压力达到与土壤内的压力大概相同程度的方式进行了调整的单一营养液的流速，所述规定浓度为适于使植物的根及需氧菌的活动活化的溶解氧的浓度，所述规定温度为不会对植物的根造成不良影响的改良空气的温度。

22.根据权利要求14或权利要求21所述的植物栽培装置，其特征在于，所述规定速度为3cm/秒～5cm/秒。

23.根据权利要求14或权利要求21所述的植物栽培装置，其特征在于，所述规定浓度为8ppm～12ppm。

24.根据权利要求14或权利要求21所述的植物栽培装置，其特征在于，所述规定温度为18℃～22℃。

25.根据权利要求14所述的植物栽培装置，其特征在于，改良空气的每1小时的所述流量相对于在栽培槽和罐中循环的单一营养液整体的体积为3倍～5倍。

26.根据权利要求14所述的植物栽培装置，其特征在于，所述单一营养液循环机构具备使单一营养液循环的泵、用于混合从栽培槽排出的单一营养液的第1罐、用于混合待供给到栽培槽中的单一营养液的第2罐、和将所述第1罐与所述第2罐之间连接的交叉配管。

27.一种植物栽培方法，其特征在于，其是使用单一营养液在不产生连作障碍的情况下同时栽培多个品种的植物的植物栽培方法，其包括以下工序：

在保持植物的栽培槽的内部，使单一营养液以规定速度流动，

按照成为适于使所述栽培槽的单一营养液的溶解氧浓度成为规定浓度的状态的方式将空气改良而制成改良空气，

将改良空气的温度设定为规定温度，

将对于使单一营养液的溶解氧浓度成为所述规定浓度而言所需的流量的改良空气从细菌定植部的附近供给到所述栽培槽的内部的单一营养液中。

28.根据权利要求27所述的植物栽培方法，其特征在于，将改良空气供给到单一营养液中的工序包括将改良空气经由多孔质体以气泡状态供给到单一营养液中的工序。

29.根据权利要求28所述的植物栽培方法，其特征在于，将改良空气供给到单一营养液中的工序是将改良空气经由作为细菌定植部的多孔质体进行供给。

30.根据权利要求27至29中任一项所述的植物栽培方法，其特征在于，将改良空气供给到单一营养液中的工序是将改良空气在所述栽培槽的内部从多个部位供给到单一营养液中。

31.根据权利要求27所述的植物栽培方法，其特征在于，将空气改良的工序包括从空气中除去氮的工序。

32.根据权利要求27所述的植物栽培方法，其特征在于，将改良空气的温度设定为规定温度的工序包括在内部的温度被维持在一定的温度的改良空气积存室内，将改良空气保持至改良空气达到所述一定的温度为止的工序。

33.根据权利要求27所述的植物栽培方法，其特征在于，表示单一营养液的养分溶解度的电导率为2.5mS/cm～3.5mS/cm。

34.根据权利要求27所述的植物栽培方法，其特征在于，在栽培槽内流动的单一营养液的所述规定速度为按照对所栽培的植物的根给予的压力达到与土壤内的压力大概相同程度的方式进行了调整的单一营养液的流速，所述规定浓度为适于使植物的根及需氧菌的活动活化的溶解氧的浓度，所述规定温度为不会对植物的根造成不良影响的改良空气的温度。

35.根据权利要求27或权利要求34所述的植物栽培方法，其特征在于，所述规定速度为3cm/秒～5cm/秒。

36.根据权利要求27或权利要求34所述的植物栽培方法，其特征在于，所述规定浓度为8ppm～12ppm。

37.根据权利要求27或权利要求34所述的植物栽培方法，其特征在于，所述规定温度为18℃～22℃。

38.根据权利要求27所述的植物栽培方法，其特征在于，改良空气的每1小时的所述流量相对于在栽培槽和罐中循环的单一营养液整体的体积为3倍～5倍。

39.根据权利要求27所述的植物栽培方法，其特征在于，进一步包括使单一营养液在连结栽培槽和罐的循环路径内不滞留地混合而进行循环的工序。