CN112997870A - 植物培育方法以及植物培育系统 - Google Patents

Abstract

提供能容易地使营养液中所含的各营养液成分的浓度稳定的植物培育方法和系统。包含：排出过程(步骤S1)，从充满体积量R的营养液的营养液系统将该体积量R的营养液的一部分排出，以使得每给定期间的排出量成为排出量M；和流入过程(步骤S3)，使每单位体积的钾离子的质量即钾离子浓度为钾离子浓度a的新营养液流入营养液系统，以使得上述每给定期间的流入量变得与排出量M相等，在营养液系统中栽培的植物的株数是株数Q，充满营养液系统的营养液的钾离子浓度的目标值是目标钾离子浓度b(b＜a)，由株数Q的植物分别在每上述给定期间吸收的钾离子的吸收量的最小值是最小吸收量A的情况下，排出量M满足((A×Q)/(a‑b))＜M＜R。

Description

植物培育方法以及植物培育系统

技术领域

本公开涉及例如用于对叶菜类等植物进行水耕栽培的植物培育方法等。

背景技术

过去，提出使营养液循环来对植物进行水耕栽培的植物栽培装置(参考专利文献1)。在这样的植物栽培装置中，在设置于栽培架的各层的栽培槽充满营养液，该栽培架的营养液通过泵而循环。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2004-73003号公报

但在上述专利文献1的植物栽培装置中，有难以使营养液中所含的各营养液成分的浓度稳定的课题。

发明内容

为此，本公开提供能容易地使营养液中所含的各营养液成分的浓度稳定的植物培育方法等。

本公开的一个方案所涉及的植物培育方法包含：排出过程，从为了对叶菜类的至少1个种类的植物进行水耕栽培而使用的充满体积量R的营养液的营养液系统将所述体积量R的营养液的一部分排出，以使得每给定期间的排出量成为排出量M；和流入过程，使每单位体积的钾离子的质量即钾离子浓度为钾离子浓度a的新营养液流入所述营养液系统，以使得所述每给定期间的流入量变得与所述排出量M相等，在所述营养液系统中栽培的植物的株数是株数Q(Q是1以上的整数)，充满所述营养液系统的所述营养液的所述钾离子浓度的目标值是目标钾离子浓度b(b＜a)，由所述株数Q的植物分别在育苗期每所述给定期间吸收的钾离子的质量即吸收量的最小值是最小吸收量A的情况下，所述排出量M满足((A×Q)/(a-b))＜M＜R。

另外，这些总括的或具体的方案可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或计算机可读的CD-ROM等记录介质实现，也可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序以及记录介质的任意的组合实现。另外，记录介质可以是非临时的记录介质。

发明的效果

本公开的植物培育方法能容易地使营养液中所含的各营养液成分的浓度稳定。

附图说明

图1是表示实施方式中的植物培育系统的结构的一例的图。

图2是表示不进行营养液的更换的情况下的营养液的EC以及pH各自的推移、和营养液成分的浓度的推移的图。

图3是表示不进行营养液的更换的情况下的各营养液成分的浓度的变化量的图。

图4是用于说明实施方式中的营养液排出阀以及营养液流入部所进行的营养液的更换的图。

图5是表示实施方式中的植物培育系统中的钾离子浓度的推移和钙离子浓度的推移的模拟结果的图。

图6是表示实施方式中的植物培育系统的处理动作的流程图。

附图标记的说明

1 植物

2 营养液

10 光源

20 营养液系统

100 植物培育系统

101 栽培板

102 光源控制部

104 顶板

105a、105b 配管

108a、108b、108c 栽培架

109 栽培装置

110 栽培槽

120 营养液管理部

121 营养液流入部

122 营养液罐

123 营养液调整部

124 泵

125 营养液排出阀

127 营养液返回流路

具体实施方式

(成为本公开的基础的见解)

本发明的发明者对于“背景技术”的栏中记载的上述专利文献1，发现产生以下的课题。

近来，市场中所经办的生菜的大半是通过露天栽培生产的。在这样的露天栽培中，若有天气反常或游击式暴雨等，就难以如计划那样栽培生菜。其结果，生菜的流通量下降，易于发生生菜的价格高涨。在经办生菜的即食产业等中，在生菜的流通量少的情况下，需要通过产地接力或海外进口等来调配生菜，期望该生菜的稳定供给。因此，能实现一年中稳定的栽培和出货的植物工厂开始增加，植物工厂制的生菜一点点开始流通。

在植物工厂中的生菜栽培中，与露天栽培中的太阳光不同，将荧光灯或LED(lightemitting diode，发光二极管)作为光源使用。进而，在植物工厂中的生菜栽培中，与露天栽培中的土壤不同，将加入养分的水(即营养液)作为培养基使用。例如在上述专利文献1的植物栽培装置中，对用于栽培植物的栽培架用泵提供营养液，将从该栽培架流出的营养液再度用泵提供到栽培架。即，使营养液循环。此外，在植物工厂的生菜栽培中，还使用空调以及碳酸气体等。

如此地，在植物工厂中的生菜栽培中，处于与露天栽培相比而栽培所花费的成本大的倾向。因此，尝试通过缩短生菜的栽培期间、减少营养液量来抑制生菜的生产所花费的成本。

但若进行栽培期间的缩短和营养液量的减低，即使在栽培初期(即第1次耕作)能合适地栽培生菜，但在第2次耕作中，有生菜的收获量的降低以及生理疾病(例如干烧心(tipbum)等)的发生明显的倾向。另外，若成为第3次耕作以后，生菜的品质进一步变差。

因此，发明者们调查收获量的降低以及生理疾病的要因的结果，发现了：营养液中所含的例如钾或钙等各营养液成分与生菜的栽培开始时比较发生较大变化。即，可以获知，在营养液中所含的各营养液成分中，有随着时间的经过而浓度变高营养液成分和随着时间的经过而浓度变低的营养液成分。

因此，为了抑制收获量的降低以及生理疾病的发生，需要使营养液成分的浓度稳定。但在使该浓度稳定的作业中涉及大的负担，即使能在第1次耕作中稳定，在第2次耕作中也需要再度进行该作业。

例如，若将充满栽培架等的全部营养液更换成新的营养液，就能将该营养液成分的浓度调整成合适的浓度。并且，若周期性重复进行这样的全部营养液的更换，就能使营养液成分的浓度以某种程度稳定。

但在将充满栽培架的全部旧的营养液丢弃、将新的营养液存积于该栽培架的情况下，由于该栽培架越大，该旧的营养液以及新的营养液就越多，因此，在这些营养液的更换中，需要长的时间和大的作业负担。进而，在冬季的情况下，该大量的新的营养液的温度成为室温为止的时间也变长。因此，在这样的将全部旧的营养液更换成新的营养液的方法中，需要大的作业负担，并且将植物栽培中断或停歇的停歇期间变长。其结果，植物工厂的工作效率降低。

为了解决这样的课题，本公开的一个方案所涉及的植物培育方法包含：排出过程，从为了对叶菜类的至少1个种类的植物进行水耕栽培而使用的充满体积量R的营养液的营养液系统将所述体积量R的营养液的一部分排出，以使得每给定期间的排出量成为排出量M；和流入过程，使每单位体积的钾离子的质量即钾离子浓度为钾离子浓度a的新营养液流入所述营养液系统，以使所述每给定期间的流入量与所述排出量M相等，在所述营养液系统中栽培的植物的株数是株数Q(Q是1以上的整数)，充满所述营养液系统的所述营养液的所述钾离子浓度的目标值是目标钾离子浓度b(b＜a)，由所述株数Q的植物分别在育苗期每所述给定期间吸收的钾离子的质量即吸收量的最小值是最小吸收量A的情况下，所述排出量M满足((A×Q)/(a-b))＜M＜R。例如，在所述给定期间是1天的情况下，所述最小吸收量A可以比1mg大且不足5mg。

由此，将营养液系统内的营养液的一部分更换成新营养液，以使每给定期间的排出量和流入量相等，该更换每隔给定期间进行。即，不是一口气更换营养液系统内的营养液，而是将营养液系统内的体积量R的营养液当中的一部分营养液即排出量M的营养液随时更换成新营养液。因此，能容易地抑制营养液系统内的营养液中所含的各营养液成分的浓度的变化。进而，由于不是将营养液系统内的全部营养液更换成新营养液，即，由于满足排出量M＜体积量R，因此能抑制停歇期间的产生或长期化，能抑制植物工厂的工作效率的降低。

进而，在本公开的一个方案所涉及的植物培育方法中，排出量M满足((A×Q)/(a-b))＜M。因此，每给定期间补充的钾离子的补充量、即M×(a-b)比每给定期间在株数Q的植物消耗的钾离子的最小的吸收量即(A×Q)多。因此，通过上述的营养液的更换，能使得补充量和吸收量更容易接近相等的状态，能使钾离子浓度稳定。即，能将钾离子浓度固定保持在目标值(目标钾离子浓度b)。进而，在营养液中所含的各营养液成分的浓度当中钾离子浓度易于最大幅变化的情况下，通过上述的更换，不仅钾离子，其他全部营养液成分的浓度也能保持固定。

因此，能容易地使营养液中所含的各营养液成分的浓度稳定。

另外，也可以，在由所述株数Q的植物分别在培育期每所述给定期间吸收的钾离子的质量即吸收量的最大值是最大吸收量B的情况下，所述排出量M进一步满足M＜((B×Q)/(a-b))＜R。例如也可以，在所述给定期间是1天的情况下，所述最大吸收量B比8mg大且不足20mg。

由此，每给定期间补充的钾离子的补充量、即M×(a-b)比每给定期间在株数Q的植物消耗的钾离子的最大的吸收量、即(B×Q)少。因此，能避免钾离子的过剩的补充。

另外，也可以，所述植物培育方法进一步进行营养液调整处理，该处理用于将充满所述营养液系统的营养液的氢离子指数和所述营养液的电导率分别在所述株数Q的植物的栽培期间中保持在固定的值。

由此，由于抑制了氢离子指数(即pH)和电导率(即EC)各自的变化，因此能将营养液保持在更良好的状态。

另外，也可以，在所述流入过程中，通过使包含比所述钾离子浓度a低的浓度的钙离子的所述新营养液流入所述营养液系统，在所述株数Q的植物的栽培期间中，将充满所述营养液系统的营养液的钾离子浓度保持在比钙离子浓度高的状态。

由此，由于钾离子浓度不会成为钙离子浓度以下，因此能抑制株数Q的植物各自中的生理疾病的发生。

另外，也可以，在所述株数Q的植物的栽培期间中，将充满所述营养液系统的营养液的所述钾离子浓度对应于所述目标钾离子浓度b的设定而保持在比150ppm大的状态。

由此，能抑制株数Q的植物各自中的生理疾病的发生。

另外，也可以，所述植物培育方法进一步包含；由泵使充满所述营养液系统的营养液循环的循环过程，所述营养液系统具有：营养液罐，其存积营养液；和至少1个栽培槽，其存积通过所述泵引起的循环从所述营养液罐提供的营养液的一部分，且配置所述株数Q的植物，在所述排出过程中，将从所述营养液罐经由所述泵流向所述至少1个栽培槽的营养液的一部分排出。

例如，在将从至少1个栽培槽前往营养液罐的营养液的一部分排出的情况下，由于在该营养液中含有比较多的垃圾，因此在用于将该营养液的一部分排出的排出口易于堵上该垃圾，难以使该营养液的一部分的排出稳定。进而，由于该营养液中所含的营养液成分的浓度根据配置于栽培槽的植物的株数等而变化，因此易于通过该营养液的一部分的排出而营养液系统内的浓度变得不稳定。另一方面，在本公开的一个方案中的植物培育方法中，将从营养液罐经由泵流向至少1个栽培槽的营养液的一部分排出。因此，由于在该营养液中垃圾比较少，因此抑制了上述的排出口的堵上，进而能使营养液系统内的浓度稳定。另外，由于将通过泵的压力而向至少1个栽培槽顶出的营养液的一部分排出，因此能使该营养液的一部分的排出稳定。

另外，也可以，所述植物培育方法进一步包含由泵使充满所述营养液系统的营养液循环的循环过程，所述营养液系统具有：营养液罐，其存积营养液；和至少1个栽培槽，其存积通过所述泵引起的循环从所述营养液罐提供的营养液的一部分，且配置所述株数Q的植物，在所述循环过程中，进一步将通过所述泵引起的循环从所述泵流向所述至少1个栽培槽的营养液的一部分返回所述营养液罐。

由此，由于通过泵的压力被顶出的营养液的一部分不经由栽培槽而直接流入营养液罐，因此能使该营养液罐内的营养液搅合。其结果，将营养液罐内的营养液和新营养液搅合，能使营养液罐内的营养液的质地均匀化。

以下参考附图来具体说明实施方式。

另外，以下说明的实施方式均表示总括的或具体的示例。以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接形态、步骤、步骤的顺序等是一例，并不是限定本公开的主旨。另外，对于以下的实施方式中的构成要素当中未记载于表示最上位概念的独立权利要求的构成要素，说明为任意的结构要素。另外，各图是示意图，不一定是严密图示的图。另外，在各图中，对相同构成构件标注相同附图标记。

(实施方式)

图1是表示本实施方式中的植物培育系统100的结构的一例的图。

本实施方式中的植物培育系统100是用于对叶菜类的至少1个种类的植物进行水耕栽培的系统，具备栽培装置109、光源控制部102、营养液管理部120和配管105a、105b。这样的植物培育系统100例如用在多株生菜的水耕栽培中。在以下的示例中，由植物培育系统100栽培各自是生菜的株数Q(Q是2以上的整数)的植物1。另外，Q是可以1以上的整数。即，植物培育系统100也可以栽培1株植物1。

另外，在本实施方式中，将铅直方向称作Z轴方向，将与水平方向相互正交的2个方向称作X轴方向以及Y轴方向。例如，X轴方向是栽培装置109的宽度方向，Y轴方向是栽培装置109的纵深方向。另外，将铅直方向的向上仅称作上或上侧，将铅直方向的向下仅称作下或下侧。

栽培装置109具有第1栽培架108a、第2栽培架108b以及第3栽培架108c在Z轴方向上堆积的结构。这样的栽培装置109设置在植物栽培工厂的厂房内。另外，在本实施方式中，栽培装置109具备3个栽培架，但该栽培架的数量并不限于3个，可以是1个，也可以是2个，还可以是4个以上。另外，在栽培装置109中，不仅堆积3个栽培架，还在水平方向上排列多个栽培架。即，堆积的3个栽培架的列在水平方向上排列多列。另外，这样的栽培装置109的周边可以由设置该栽培装置109的房间的空调机等进行空调控制。

第1栽培架108a、第2栽培架108b以及第3栽培架108c分别具有实质相同的结构。具体地，这些栽培架具备栽培槽110、栽培板101、顶板104和多个光源10。

在栽培槽110配置多个植物1。并且，栽培槽110存积为了该多个植物1的栽培而用的营养液2。这样的栽培槽110是在上端部有开口的矩形的容器，例如构成为树脂成型品。另外，本实施方式中的栽培槽110的X轴方向的宽度比Y轴方向的纵深长。另外，在本实施方式中，在3个栽培槽110配置株数Q的植物1。该栽培槽110的数量可以是1个。即，本实施方式中的植物培育系统100具有配置株数Q的植物1的至少1个栽培槽110。

栽培板101安装于栽培槽110的开口部。并且，该栽培板101覆盖栽培槽110的开口，以植物1的根浸泡在营养液2的状态保持植物1。这样的栽培板101例如构成为树脂成型品。具体地，栽培板101是X轴方向上长的长条状的构件，保持沿着栽培板101的长边方向(即X轴方向)排列的多个植物1。即，在栽培槽110，使用该栽培板101来配置多个植物1。

顶板104在与栽培槽110的底面之间夹着栽培板101，配置成与该栽培板101对置。另外，顶板104与该栽培板101以及栽培槽110的开口部分离而配置。

多个光源10分别用LED(light emitting diode)等构成，配置于顶板104的下表面侧。这样的光源10对应于从光源控制部102提供的电力而点亮，对保持于栽培板101的多个植物1照射光。光可以是红色的光，也可以是蓝色的光。另外，多个光源10也可以将相互不同的多种颜色的光照射到植物1。

光源控制部102通过对安装于栽培装置109的各光源10提供电力来使这些光源10点亮。例如，光源控制部102周期性地切换各光源10的点亮和熄灭。即，光源控制部102通过使多个光源10分别同时点亮或熄灭，来切换第1栽培架108a、第2栽培架108b以及第3栽培架108c中的明亮度。多个光源10点亮的期间是明期，多个光源10熄灭的期间是暗期。交替重复这样的明期和暗期。

营养液管理部120经由配管105a、105b来将存积于第1栽培架108a、第2栽培架108b以及第3栽培架108c各自的栽培槽110的营养液2保持在合适的状态，并同时使之循环。另外，在营养液2中例如包含钾离子、钙离子、硝酸根离子、镁离子以及磷酸根离子等，作为营养液成分。

这样的营养液管理部120具备营养液流入部121、营养液罐122、营养液调整部123、泵124、营养液排出阀125和营养液返回流路127。

营养液罐122存积营养液2。在此，在本实施方式中，由营养液罐122、配管105a、105b、第1栽培架108a、第2栽培架108b以及第3栽培架108c各自的栽培槽110、和营养液返回流路127构成营养液系统20。该营养液系统20为了对叶菜类的至少1个种类的植物进行水耕栽培而用。在图1所示的示例中，营养液系统20为了对分别是生菜的株数Q的植物1进行水耕栽培而用。另外，在该营养液系统20中充满体积量R的营养液2。

泵124使充满该营养液系统20的营养液2循环。即，泵124将存积于营养液罐122的营养液2经由配管105a而向第1栽培架108a、第2栽培架108b以及第3栽培架108c各自的栽培槽110送出。并且，这些栽培槽110存积通过泵124所引起的循环而从营养液罐122提供的营养液2的一部分。另一方面，已经存积于这些栽培槽110的营养液2经由配管105b被冲到营养液罐122。由此，充满营养液系统20的营养液2进行循环。如此地，本实施方式中的植物营养液方法包含循环过程。

营养液调整部123进行营养液调整处理，该处理用于将充满营养液系统20的营养液2的pH(即氢离子指数)和该营养液2的EC(即电导率)分别在株数Q的植物1的栽培期间中保持在固定的值。营养液调整部123例如为了将pH保持固定，测量营养液罐122内的营养液2的pH，将与该测量结果相应的pH调整剂投入到该营养液2。另外，EC用作肥料浓度的标准。即，营养液调整部123为了将EC保持固定，测量营养液罐122内的营养液2的EC，将与该测量结果相应的肥料或水投入到该营养液2。由此，由于抑制了pH和EC各自的变化，因此能将营养液2保持在更良好的状态。

营养液排出阀125构成为从营养液系统20将体积量R的营养液2的一部分排出的营养液排出部。即，本实施方式中的植物营养液方法包含排出过程。另外，在本实施方式中，营养液排出阀125将从营养液罐122经由泵124而流向第1栽培架108a、第2栽培架108b以及第3栽培架108c各自的栽培槽110的营养液2的一部分排出。具体地，营养液排出阀125安装在从将泵124和3个栽培槽110相连的配管105a分岔的支流配管。

例如，在将从栽培槽110前往营养液罐122的营养液2的一部分排出的情况下，由于在该营养液中含有比较多的垃圾，因此在用于将该营养液2的一部分排出的排出口，易于堵上该垃圾，难以使该营养液2的一部分的排出稳定。进而，由于该营养液2中所含的营养液成分的浓度根据配置于栽培槽110的植物1的株数等而变化，因此，易于由于该营养液2的一部分的排出而营养液系统20内的浓度变得不稳定。但在本实施方式中，将从营养液罐122经由泵124流向栽培槽110的营养液2的一部分排出。因此，由于该营养液2中垃圾比较少，因此能抑制上述的排出口的堵上，进而能使营养液系统20内的浓度稳定。另外，由于将通过泵124的压力而向栽培槽110顶出的营养液2的一部分排出，因此能使该营养液2的一部分的排出稳定。

营养液流入部121使营养液2流入营养液系统20。即，本实施方式中的植物培育方法包含流入过程。通过该营养液流入部121而流入的营养液2是未用在栽培中的新的营养液2。以下将该新的营养液2也称作新营养液。

营养液返回流路127是从通过泵124所引起的循环而从泵124流向栽培槽110的营养液2的流路即配管105a分岔并将该营养液2的一部分返回营养液罐122的配管。即，营养液返回流路127将它们连接，以使得营养液2从配管105a向营养液罐122流动。由此，由于通过泵124的压力而被顶出的营养液2的一部分不经由栽培槽110地直接流入营养液罐122，因此能将该营养液罐122内的营养液2搅合。其结果，营养液罐122内的营养液2、从营养液流入部121流入的新营养液、和由营养液调整部123投入的pH调整剂、肥料或水被搅合。由此，能使营养液罐122内的营养液2的质地均匀化。

在这样的本实施方式中的植物培育系统100中，营养液排出阀125从营养液系统20将体积量R的营养液2的一部分排出，以使得每给定期间的营养液2的排出成为排出量M。进而，营养液流入部121使新营养液流入营养液系统20，以使得该每给定期间的新营养液的流入量变得与排出量M相等。该新营养液是钾离子浓度a的营养液2，在此，钾离子浓度是每单位体积的钾离子的质量。例如，给定期间是1天，钾离子浓度a是320ppm。另外，将ppm设为[mg/L]来处置。另外，例如体积量R是4500L，排出量M以及流入量分别是500L。

另外，在本实施方式中，后述的排出量、流入量、吸收量、质量以及补充量等量是每给定期间的量，这些量所用的给定期间是1天。但该每给定期间的各量只要分别是每相同期间的各量，就可以不是每1天的各量，例如也可以是每1小时的各量，还可以是每1星期的各量。

通过这样的营养液排出阀125所进行排出和营养液流入部121所进行的流入，将营养液系统20内的营养液2的一部分更换成新营养液，使得每给定期间的排出量和流入量变得相等，其更换每隔给定期间进行。即，不是一口气将营养液系统20内的营养液更换，而是将营养液系统20内的体积量R的营养液2当中的一部分营养液即排出量M的营养液随时更换成新营养液。换言之，充满营养液系统20的营养液2一点一点地被更换成新营养液。因此，能容易地抑制营养液系统20内的营养液2中所含的各营养液成分的浓度的变化。进而，由于不是将营养液系统20内的全部营养液2更换成新营养液，即，由于满足排出量M＜体积量R，因此能抑制停歇期间的产生或长期化，能抑制植物工厂的工作效率的降低。

图2是表示不进行基于营养液排出阀125以及营养液流入部121的营养液2的更换的情况下的营养液2的EC以及pH各自的推移、和营养液成分的浓度的推移的图。具体地，图2的(a)是表示位于营养液罐122内的营养液2的EC的推移的图表，图2的(b)是表示位于营养液罐122内的营养液2的pH的推移的图表。另外，图2的(c)是表示位于营养液罐122内的营养液2的钾离子浓度和钙离子浓度的推移的图表。另外，这些推移是植物1的栽培期间中的推移。

营养液调整部123如上述的那样进行用于将营养液2的EC以及pH保持固定的营养液调整处理(营养液调整处理过程)。因此，如图2的(a)以及(b)所示那样，EC以及pH大致保持固定。

但在不进行基于营养液排出阀125以及营养液流入部121的营养液2的更换的情况下，如图2的(c)所示那样，钾离子浓度每当栽培天数经过而减少，反之，钙离子浓度每当栽培天数经过而增加。另外，除了钾离子以及钙离子以外，还存在对应于栽培天数的经过而浓度增加或减少的其他离子(即营养液成分)。

因此，即使将EC以及pH保持固定，营养液2中所含的各营养液成分的浓度的平衡也会随着栽培天数的经过而崩溃。营养液成分的浓度增加的原因在于，相对于通过营养液调整部123投入的肥料中所含的营养液成分的量，由所栽培的植物吸收的该营养液成分的量少。另外，营养液成分的浓度减少的原因在于，相对于通过营养液调整部123投入的肥料中所含的营养液成分的量，由所栽培的植物吸收的该营养液成分的量多。

图3是表示不进行基于营养液排出阀125以及营养液流入部121的营养液2的更换的情况下的各营养液成分的浓度的变化量的图。

在不进行营养液2的更换的情况下，如图3所示那样，营养液2中所含的几种营养液成分的浓度减少，其他几种营养液成分的浓度大致保持固定，再其他几种营养液成分的浓度增加。在浓度减少的营养液成分中有钾离子以及硝酸根离子等。另外，在浓度增加的营养液成分中有镁离子、磷酸根离子、硫酸根离子以及钙离子等。例如在栽培天数是28天的情况下，这期间浓度最减少的营养液成分是钾离子，钾离子浓度也减少260ppm。另一方面，这28日之间浓度最增加的营养液成分是钙离子，钙离子浓度也增加120ppm。

由于这样的各营养液成分的浓度的变化即浓度平衡崩溃，植物1的收获量降低，或者发生生理疾病。

因此，在本实施方式中的植物培育系统100中，进行基于营养液排出阀125以及营养液流入部121的营养液2的更换。即，将充满营养液系统20的营养液2一点一点更换成新营养液。

图4是用于说明本实施方式中的基于营养液排出阀125以及营养液流入部121的营养液2的更换的图。

如上述那样，泵124使充满营养液系统20的体积量R的营养液2循环。这时，营养液排出阀125将该循环的体积量R的营养液2的一部分排出。例如营养液排出阀125将营养液2排出到营养液系统20外，使得满足排出量M＝500[L/天]，即，使得每1天的营养液2的排出量M成为500L。进而，营养液流入部121为了弥补该排出的营养液2，使新的营养液2即新营养液流入营养液系统20。具体地，营养液流入部121使新营养液流入营养液系统20，以使得流入量变得与排出量M相等，即，每1天的新营养液的流入量成为500L。

在此，充满营养液系统20的体积量R的营养液2在营养液系统20中循环。即，该营养液2是流入第1栽培架108a、第2栽培架108b以及第3栽培架108c各自的栽培槽110并被使用一段时间的营养液。因此，充满营养液系统20的体积量R的营养液2的钾离子浓度即使在例如植物1的栽培开始时是作为初始值的320ppm，在栽培开始后也减少到200ppm。如此地，将植物1的栽培中使用的营养液2的一部分、即，具有200ppm的钾离子浓度的营养液2排出，使得满足排出量M＝500[L/天]。

另一方面，在营养液系统20，每1天以500L的流入量流入新营养液。该新营养液的钾离子浓度a例如是与上述的初始值相等的320ppm，比营养液系统20内的营养液2的钾离子浓度(即200ppm)高。因此，通过上述的营养液2的排出以及新营养液的流入，能使营养液系统20内的营养液2的钾离子浓度比200ppm更加提高。即，能抑制营养液系统20内的营养液2的钾离子浓度的降低。

另外，还能抑制钙离子浓度的增加。即，充满营养液系统20的体积量R的营养液2的钙离子浓度即使在植物1的栽培开始时被设定成初始值，也会在栽培开始后增加。如此地，将植物1的栽培中使用的营养液2的一部分、即，具有增加的钾离子浓度的营养液2排出，以使得满足排出量M＝500[L/天]。

另一方面，在营养液系统20，以每1天500L的流入量流入新营养液。该新营养液的钙离子浓度是上述的初始值，比营养液系统20内的营养液2的钙离子浓度低。因此，通过上述的营养液2的排出以及新营养液的流入，能抑制营养液系统20内的营养液2的钙离子浓度的增加。

在此，充满营养液系统20的体积量R的营养液2用在株数Q的植物1的栽培中。这些株数Q的植物1从该营养液2吸收各营养液成分。例如，株数Q的植物1从营养液2每1天吸收吸收量G的1种营养液成分。

另外，在本实施方式中，通过营养液排出阀125将营养液2的一部分排出，通过营养液流入部121而流入与该营养液2的排出量M相同量的新营养液。因此，通过从该新营养液中所含的1种营养液成分的质量减去排出的营养液2中所含的该营养液成分的质量而得到的营养液成分的差分量被作为补充量H而追加到营养液系统20。

在吸收量G>补充量H的情况下，营养液系统20内的营养液2中所含的营养液成分的浓度降低。但由于该浓度的降低，反过来在之后进行的上述的排出和流入中，补充量H增加。

在吸收量G＜补充量H的情况下，营养液系统20内的营养液2中所含的营养液成分的浓度增加。但由于该浓度的增加，反过来在之后进行的上述的排出和流入中，补充量H减少。

因此，通过本实施方式中的营养液2的排出和新营养液的流入，能抑制营养液系统20内的营养液2中所含的各营养液成分的浓度的变化。进而，为了将该各营养液成分的浓度保持固定，使吸收量G和补充量H相等即可。因此，需要合适地设定营养液2的排出量M、即新营养液的流入量。由此，能抑制各营养液成分的浓度的变化，进而使该浓度收敛到目标值。

因此，在本实施方式中，关注各营养液成分中变化量最大的钾离子浓度，营养液排出阀125将营养液2每给定期间排出排出量M，使得满足((A×Q)/(a-b))＜M＜R。在此，株数Q是在营养液系统20中栽培的植物1的株数，目标钾离子浓度b(b＜a)是钾离子浓度的目标值。进而，最小吸收量A是由株数Q的植物1分别在育苗期每给定期间吸收的钾离子的质量即吸收量当中的最小的吸收量。

另外，钾离子浓度a如上述那样是新营养液的钾离子浓度，R是营养液系统20内的营养液2的体积量。另外，例如钾离子浓度的单位是ppm或[mg/L]，排出量M以及体积量R的单位是L，最小吸收量A的单位是mg。

由此，能抑制钾离子的浓度的降低来使该浓度收敛到目标值即目标钾离子浓度b。

更具体地，植物1的钾离子的吸收量根据植物1的种类以及成长阶段而不同。例如，1株生菜中的每1天的钾离子的吸收量是1.56～9.38[mg/天]。1.56[mg/天]是育苗期中的最小的吸收量，9.38[mg/天]是培育期中的最大的吸收量。另外，生菜的栽培期间从播种到收获是例如35天，该栽培期间分为播种期、育苗期以及培育期。播种期是播种起例如7天的期间，育苗期是播种期后的例如14天，培育期是育苗期后的例如14天。另外，在每1天的吸收量的单位中，可以取代[mg/天]而使用[ppm·L/天]。因此，在株数Q的植物1分别是生菜的情况下，钾离子的上述的吸收量G是(1.56～9.38)×Q[ppm·L/天]，最小吸收量A是1.56[ppm·L/天]。

另外，在图4所示的示例中，上述的钾离子的补充量H是500[L/天]×(320ppm-200ppm)＝60000[ppm·L/天]。在此，若该补充量H和上述的吸收量G相等，就能将钾离子浓度保持在200ppm。

因此，在本实施方式中，通过排出量M满足((A×Q)/(a-b))＜M，换言之，通过在育苗期以后的栽培中满足(A×Q)＜补充量H＝排出量M×(a-b)，能容易地接近使该补充量H与吸收量G相等的状态。其结果，能将钾离子浓度保持在目标值即目标钾离子浓度b(例如200ppm)。即，能使钾离子浓度收敛到目标钾离子浓度b＝200ppm，从而抑制降低到不足其目标值。进而，在本实施方式中，由于满足M＜R，因此不将营养液系统20内的营养液2的全部更换成新营养液就能容易地使钾离子浓度稳定。

另外，在本实施方式中，在由株数Q的植物1分别在培育期每给定期间吸收的钾离子的质量即吸收量的最大值是最大吸收量B的情况下，排出量M可以进一步满足M＜((B×Q)/(a-b))＜R。在株数Q的植物1分别是生菜的情况下，钾离子的上述的吸收量G是(1.56～9.38)×Q[ppm·L/天]，最大吸收量B是9.38[ppm·L/天]。

由此，由于在到培育期为止的栽培中满足M×(a-b)＜(B×Q)，M×(a-b)相当于补充量H，因此能避免钾离子的过剩的补充。

在此，在本实施方式中，如上述那样关注钾离子浓度，排出量M满足((A×Q)/(a-b))＜M＜((B×Q)/(a-b))＜R的条件。其理由是因为，如图3所示那样，钾离子浓度的变化量易于变得比营养液2中所含的其他营养液成分的浓度的变化量大。因此，在本实施方式中，通过排出量M满足在上述的各不等式示出的条件，比该钾离子浓度的变化量少的其他营养液成分的浓度也能保持固定。即，还能抑制营养液系统20内的营养液2中所含的钾离子以外的各营养液成分的浓度的变化而使其收敛到固定的值。

图5是表示本实施方式中的植物培育系统100中的钾离子浓度的推移和钙离子浓度的推移的模拟结果的图。

钾离子浓度如图5的(a)所示那样，在栽培开始时，是初始值即320ppm，在栽培开始后，减少到200ppm。但在本实施方式中，由于进行上述那样的营养液2的更换，能使该钾离子浓度不会比200ppm更降低，收敛到该200ppm。即，在过去，钾离子浓度例如会降低到80ppm，但在本实施方式中，抑制了这样的降低，能使钾离子浓度稳定在适合株数Q的植物1的栽培的浓度即例如200ppm。

同样地，钙离子浓度如图5的(b)所示那样，在栽培开始时，是初始值即130ppm，但在栽培开始后，增加到200ppm。但在本实施方式中，由于进行上述那样的一部分营养液2的排出和新营养液的流入，因此能使该钙离子浓度不会比200ppm更增加，收敛到该200ppm。即，在过去，钙离子浓度会增加到例如250ppm，但在本实施方式中，抑制了这样的增加，能使钙离子浓度稳定到适合株数Q的植物1的栽培的浓度即例如200ppm。

这样的营养液2中所含的营养液成分的浓度的稳定化不仅在钾离子浓度以及钙离子浓度中，还在其他营养液成分中实现。

在此，在本实施方式中，营养液流入部121使包含比钾离子浓度a低的浓度的钙离子的新营养液流入营养液系统20。在上述的示例中，新营养液中所含的钾离子浓度a是320ppm，新营养液中所含的钙离子浓度是130ppm，但钙离子浓度也可以是比130ppm低的浓度。其结果，在本实施方式中，在株数Q的植物1的栽培期间中，将充满营养液系统20的营养液2的钾离子浓度保持在比钙离子浓度高的状态。由此，由于钾离子浓度不会成为钙离子浓度以下，因此能抑制株数Q的植物1各自中的生理疾病的发生。

另外，在本实施方式中，在株数Q的植物1的栽培期间中，将充满营养液系统20的营养液2的钾离子浓度对应于该目标值即目标钾离子浓度b的设定而保持在比150ppm大的状态。由此，能抑制株数Q的植物1各自中的生理疾病的发生。另外，在本实施方式中，在株数Q的植物1的栽培期间中，将充满营养液系统20的营养液2的钙离子浓度保持在不足200ppm或不足150ppm。

图6是表示本实施方式中的植物培育系统100的处理动作的流程图。

例如，本实施方式中的植物培育系统100的营养液排出阀125以及营养液流入部121可以分别具备电子控制电路，在进行信息处理的同时进行自身所具备的阀的开闭动作等。在该情况下，营养液排出阀125首先判定当前时刻是否是上述的给定期间的开始定时(步骤S1)。例如给定期间是1天。在该情况下，营养液排出阀125判定当前时刻是否是其开始定时即例如上午6点。然后，营养液排出阀125若判定为当前时刻不是其开始定时(步骤S1“否”)，则重复执行步骤S1起的处理。

另一方面，营养液排出阀125若判定为当前时刻是其开始定时(步骤S1“是”)，就通过将阀打开来将营养液系统20内的营养液2的一部分排出(步骤S2)。这时，营养液排出阀125将该营养液2的一部分排出，以使得每给定期间的营养液2的排出量成为排出量M。进而，该排出量M满足((A×Q)/(a-b))＜M＜((B×Q)/(a-b))＜R的条件。

进而，营养液流入部121通过将自身所具备的阀打开来使新营养液流入营养液系统20(步骤S3)。这时，营养液流入部121使新营养液流入，以使每给定期间的流入量变得与上述的排出量M相等。

然后，营养液排出阀125以及营养液流入部121判定是否满足结束植物1的栽培的结束条件(步骤S4)。例如，结束条件可以是植物培育系统100的电源开关被断开这样的条件，也可以是经过了预先确定的栽培期间这样的条件。并且，营养液排出阀125以及营养液流入部121若判定为满足该结束条件(步骤S4“是”)，就结束营养液2的更换。另一方面，营养液排出阀125以及营养液流入部121若判定为不满足该结束条件(步骤S4“否”)，就重复执行步骤S1起的处理。

在此，步骤S2中的营养液2的排出可以以比步骤S1的给定期间短的时间进行。即，在给定期间中可以包含不进行营养液2的排出的停止期间。同样地，步骤S3中的新营养液的流入可以以比步骤S1的给定期间短的时间进行。即，在给定期间中可以包含不进行新营养液的流入的停止期间。

反之，在步骤S2中的营养液2的排出和步骤S3中的新营养液的流入中，也可以在给定期间内不含停止期间。即，营养液排出阀125以及营养液流入部121在给定期间中可以持续地将各个阀打开，来以固定的流速进行营养液2的排出以及新营养液的流入。在该情况下，能省掉步骤S1的判定处理。因此，营养液排出阀125以及营养液流入部121分别也可以不具备进行步骤S1的判定处理的电子控制电路，而是对应于由植物培育系统100的用户设定的阀的开度来进行营养液2的排出以及新营养液的流入。另外，如此地在没有停歇期间的情况下，与有停歇期间的情况相比，能更合适地使营养液系统20内的营养液2中所含的各营养液成分的浓度稳定。

以上，在本实施方式中的植物培育系统100中，将营养液系统内的营养液的一部分更换成新营养液，以使得每给定期间的排出量和流入量变得相等，该更换每隔给定期间进行。因此，能容易地抑制营养液系统内的营养液中所含的各营养液成分的浓度的变化。进而，由于不是将营养液系统内的全部营养液更换成新营养液，即，由于满足排出量M＜体积量R，因此能抑制停歇期间的产生或长期化，能抑制植物工厂的工作效率的降低。另外，在本实施方式中的植物培育系统100中，排出量M满足((A×Q)/(a-b))＜M。因此，每给定期间补充的钾离子的补充量H、即M×(a-b)比每给定期间由株数Q的植物消耗的钾离子的最小的吸收量、即(A×Q)多。因此，通过上述的营养液的更换，能接近于使补充量H和吸收量G相等的状态，能使钾离子浓度稳定。即，能将钾离子浓度固定保持在目标值即目标钾离子浓度b。进而，在营养液中所含的各营养液成分的浓度当中钾离子浓度易于最大幅变化的情况下，通过上述的更换，不仅钾离子，其他全部营养液成分的浓度也能保持固定。另外，在本实施方式中，排出量M满足M＜((B×Q)/(a-b))＜R。由此，每给定期间补充的钾离子的补充量H、即M×(a-b)比每给定期间由株数Q的植物消耗的钾离子的最大的吸收量、即(B×Q)少。因此，能避免钾离子的过剩的补充。

另外，在上述的示例中，株数Q的植物1分别是生菜。但由本实施方式中的植物培育系统100栽培的植物只要是叶菜类，也可以是生菜以外的其他植物。因此，在株数Q的植物1分别是生菜的情况下，上述的最小吸收量A是1.56[ppm·L/天]，但由于也有是其他植物的情况，因此最小吸收量A只要是满足1[ppm·L/天]＜A＜5[ppm·L/天]的值即可。即，在上述的给定期间是1天的情况下，最小吸收量A只要比1mg大且不足5mg即可。同样地，在株数Q的植物1分别是生菜的情况下，上述的最大吸收量B是9.38[ppm·L/天]，由于还有是其他植物的情况，因此最大吸收量B是满足8[ppm·L/天]＜B＜20[ppm·L/天]的值即可。即，在上述的给定期间是1天的情况下，最大吸收量B比8mg大且不足20mg即可。

(变形例)

以上基于实施方式说明了一个或多个方案所涉及的植物培育系统以及植物培育方法，但本公开并不限定于该实施方式。只要不脱离本公开的主旨，则对本实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的方案也可以包含在本公开的范围内。

例如在上述实施方式中，植物培育系统100栽培分别是生菜的株数Q的植物1。即，由植物培育系统100栽培的株数Q的植物1是相同种类。但由植物培育系统100栽培的株数Q的植物1也可以不同，植物培育系统100可以栽培多个种类的植物。换言之，在株数Q的植物1中可以包含相互不同的多个种类的植物1。在该情况下，最小吸收量A是该多个种类的植物1各自的在育苗期的吸收量当中最小的吸收量。另外，植物1的每1株的在育苗期的吸收量也可以是在该育苗期中最小的吸收量。同样地，最大吸收量B是该多个种类的植物1的各自的在培育期的吸收量当中最大的吸收量。另外，植物1的每1株的在培育期的吸收量可以是该培育期中最大的吸收量。

另外，在上述实施方式中，如图5所示那样，钾离子浓度以及钙离子浓度在第1次耕作中，从初始值稍微变化，但由于在第1次耕作的中途以后将这些浓度保持固定，因此能在第2次耕作以后进一步抑制其变化。

另外，在上述实施方式中，植物培育系统100具备营养液调整部123，但也可以不具备该营养液调整部123。

另外，在上述实施方式中，每1株的营养液2的体积量可以是1L以下。即，通过体积量R/株数Q算出的营养液2的体积量可以是1L以下。由此，能减少体积量R从而节约营养液2的使用量。另外，营养液2的体积量R越少，营养液2中所含的各营养液成分的浓度越易于变化，但在本实施方式中的植物培育系统100中，能抑制该变化而将这些浓度保持固定。

另外，在上述实施方式中的植物培育系统100中，举出生菜作为植物1的示例，但植物1也可以是生菜以外的叶菜类的植物。在叶菜类的植物中，由于钾离子浓度大幅变化，因此即使是生菜以外的叶菜类的植物，也能得到与述实施方式同样的效果。

另外，在上述实施方式中的植物培育系统100中，也可以在配管105a、105b等配置过滤器等。在该情况下，能通过该过滤器净化在营养液系统20内循环的营养液2。

另外，在上述实施方式中，源控制部102、营养液流入部121、营养液排出阀125以及营养液调整部123等各构成要素可以具备电子控制电路。电子控制电路也可以包含专用的硬件，或者执行适合各构成要素的软件程序。在电子控制电路中，CPU或处理器等程序执行部可以将记录于硬盘或半导体存储器等记录介质的软件程序读出并执行。例如营养液流入部121以及营养液排出阀125通过将软件程序读出并执行来执行图6的流程图中所含的各步骤。

另外，在本公开中，作为数值范围，有记载为m～n(m以及n是相互不同的整数)的情况，但在该m～n中的数值范围中包含m以及n。另外，该数值范围不仅可以是m～n，还可以是该m～n中所含的任意的范围。

工业上的可用性

本公开能容易地使营养液中所含的各营养液成分的浓度稳定，例如能利用在对生菜等植物进行栽培的系统或装置中。

Claims (12)

1.一种植物培育方法，包含：

排出过程，从为了对叶菜类的至少1个种类的植物进行水耕栽培而使用的充满体积量R的营养液的营养液系统将所述体积量R的营养液的一部分排出，以使得每给定期间的排出量成为排出量M；和

流入过程，使每单位体积的钾离子的质量即钾离子浓度为钾离子浓度a的新营养液流入所述营养液系统，以使得每所述给定期间的流入量变得与所述排出量M相等，

在所述营养液系统中栽培的植物的株数为株数Q，其中Q是1以上的整数，充满所述营养液系统的所述营养液的所述钾离子浓度的目标值是目标钾离子浓度b，其中b＜a，由所述株数Q的植物分别在育苗期每所述给定期间吸收的钾离子的质量即吸收量的最小值是最小吸收量A的情况下，所述排出量M满足((A×Q)/(a-b))＜M＜R。

2.根据权利要求1所述的植物培育方法，其中，

在所述给定期间是1天的情况下，所述最小吸收量A比1mg大且不足5mg。

3.根据权利要求1所述的植物培育方法，其中，

在由所述株数Q的植物分别在培育期每所述给定期间吸收的钾离子的质量即吸收量的最大值是最大吸收量B的情况下，所述排出量M进一步满足M＜((B×Q)/(a-b))＜R。

4.根据权利要求3所述的植物培育方法，其中，

在所述给定期间是1天的情况下，所述最大吸收量B比8mg大且不足20mg。

5.根据权利要求1所述的植物培育方法，其中，

所述植物培育方法还包含：营养液调整处理过程，用于将充满所述营养液系统的所述营养液的氢离子指数和所述营养液的电导率分别在所述株数Q的植物的栽培期间中保持在固定的值。

6.根据权利要求1所述的植物培育方法，其中，

在所述流入过程中，通过使包含比所述钾离子浓度a低的浓度的钙离子的所述新营养液流入所述营养液系统，在所述株数Q的植物的栽培期间中，将充满所述营养液系统的所述营养液的所述钾离子浓度保持在比钙离子浓度高的状态。

7.根据权利要求1所述的植物培育方法，其中，

在所述株数Q的植物的栽培期间中，将充满所述营养液系统的所述营养液的所述钾离子浓度对应于所述目标钾离子浓度b的设定而保持在比150ppm大的状态。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的植物培育方法，其中，

所述植物培育方法还包含：

循环过程，由泵使充满所述营养液系统的所述营养液循环，

所述营养液系统具有：

营养液罐，其存积所述营养液；和

至少1个栽培槽，其存积通过由所述泵引起的循环而从所述营养液罐提供的所述营养液的一部分，且配置所述株数Q的植物，

在所述排出过程中，将从所述营养液罐经由所述泵流向所述至少1个栽培槽的所述营养液的一部分排出。

9.根据权利要求1～7中任一项所述的植物培育方法，其中，

所述植物培育方法还包含：

循环过程，由泵使充满所述营养液系统的所述营养液循环，

所述营养液系统具有：

营养液罐，其存积营养液；

至少1个栽培槽，其存积通过由所述泵引起的循环而从所述营养液罐提供的所述营养液的一部分，且配置所述株数Q的植物，

在所述循环过程中，进一步使通过所述泵引起的循环而从所述泵流向所述至少1个栽培槽的所述营养液的一部分返回所述营养液罐。

10.一种植物培育系统，具备：

为了对叶菜类的至少1个种类的植物进行水耕栽培而使用的充满体积量R的营养液的营养液系统；

从所述营养液系统将所述体积量R的营养液的一部分排出以使得每给定期间的排出量成为排出量M的营养液排出部；和

使每单位体积的钾离子的质量即钾离子浓度为钾离子浓度a的新营养液流入所述营养液系统，以使得每所述给定期间的流入量变得与所述排出量M相等的营养液流入部，

在所述营养液系统中栽培的植物的株数是株数Q，其中Q是1以上的整数，所述营养液系统中的所述营养液的所述钾离子浓度的目标值是目标钾离子浓度b，其中b＜a，由所述株数Q的植物分别在育苗期每所述给定期间吸收的钾离子的质量即吸收量的最小值是最小吸收量A的情况下，所述排出量M满足((A×Q)/(a-b))＜M＜R。

11.根据权利要求10所述的植物培育系统，其中，

所述植物培育系统还具备：

泵，其使充满所述营养液系统的所述营养液循环，

所述营养液系统具有：

营养液罐，其存积营养液；和

至少1个栽培槽，其存积通过所述泵引起的循环而从所述营养液罐提供的所述营养液的一部分，且配置所述株数Q的植物，

所述营养液排出部将从所述营养液罐经由所述泵流向所述至少1个栽培槽的所述营养液的一部分排出。

12.根据权利要求10所述的植物培育系统，其中，

所述植物培育系统还具备：

泵，其使充满所述营养液系统的所述营养液循环，

所述营养液系统具有：

营养液罐，其存积所述营养液；

至少1个栽培槽，其存积通过所述泵引起的循环而从所述营养液罐提供的所述营养液的一部分，且配置所述株数Q的植物；和

营养液返回流路，其从通过所述泵引起的循环而从所述泵流向所述至少1个栽培槽的所述营养液的流路分岔来使所述营养液的一部分返回所述营养液罐。

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