JP2000236744A - 植物栽培装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】土壌微生物のもつ有機物の分解、代謝能および
植物必須微量要素の供給能力、土壌微生物の植物病原菌
に対する拮抗能力、土壌のもつ植物固定能力を活用し、
これに、植物の生育に必要な肥料成分を必要なときに必
要な量を、自動的かつ衛生的に供給すること、しかも栽
培が室内、縁側、出窓、ベランダ、庭など小面積で使用
できることを目指した栽培装置を構築する。 【解決手段】栽培槽１の底から栽培槽の深さの約１／３
の位置に、土砂を透さない目のすのこ２を設け、その上
に透水材４の層を、さらにその上に培土５を重層する。
栽培槽の底から最上部まで中空の、ポンプ設置筒６を設
け、ポンプ７はプログラムタイマー８に接続する。タイ
マーに入力されたプログラムによりポンプから送水管
９、放水管１０を経由して液肥が植物に供給され、その
後浸透材の層とすのこでろ過され、水層部３に回収さ
れ、さらに循環するよう有機的に組み合わせて、自動的
に植物を栽培する装置を構築した。この結果、自動的か
つ衛生的に室内、縁側、出窓、ベランダ、庭など小面積
で植物の栽培が可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は植物栽培装置に関す
るものである。栽培槽１の底から栽培槽の深さの約１／
３の位置に、土砂を透さない目のすのこ２を設ける。す
のこの下部は水層部３とし、上部には、栽培槽の深さの
約１／３〜２／３の間の位置に透水材４の層を設ける。
その上部には、腐葉土を含む培土５の層を重層する。栽
培槽の底から最上部まで突き抜けた中空の、ポンプ設置
筒６を設ける。ポンプ７はプログラムタイマーなど制御
器８に接続する。ポンプから送水管９を経由し孔のある
放水管１０に接続する。以上のような装置に、ポンプ７
から水槽部に貯留してある液肥を送り放水管１０から一
時培土５が水田状態になるまで液肥を潅注した後自然浸
透により最下層の水層部に回収される。この動作を反復
することにより、植物は養分と同時に水分を供給され生
育する。すなわち、本発明は以上のように構成され、有
機的に作動するよう組み合わされた植物栽培装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術では、土壌微生物の活性を利
用しながら、室内、縁側、出窓、ベランダ、庭など小面
積で、集約的、衛生的でかつ自動的に植物を栽培する適
切な装置がなかった。

【０００３】植物を栽培する装置で一般的に用いられて
いるものとしては、温室内やビニールハウス内に設置さ
れている水耕栽培、砂耕栽培、れき耕栽培、ロックウー
ル栽培のための大型装置がある。近年では、植物工場と
称する自動化の進んだ装置も開発されている。しかし、
これらの装置は、商業的生産をめざしたもので、巨大で
あり、当然設備費、運転費も膨大なものである。このよ
うな装置は、室内、縁側、出窓、ベランダ、庭などに導
入できるような装置ではない。これらの装置は液耕によ
る栽培で土壌は用いられておらず、有機物の分解、代謝
に関与する土壌微生物の活用というエコロジーの思想は
排除されている。小型の液耕栽培装置もあるが、土壌を
用いない液耕栽培である限りやはり同じような欠点をも
つ。さらに加えて、液内では根を固定させることができ
ないため、植物は容易に傾いたり倒伏したりして小面積
栽培には支障が多い。

【０００４】液肥を用いた水耕栽培、砂耕栽培、れき耕
栽培や、ロックウール栽培では、植物を正常に生育させ
るのは技術的に難しい。これは、液肥の不適合、液肥内
の酸素欠乏、微量要素の欠乏、急速な外気温の変化によ
る水温の制御の困難さ、根部の酸素不足など、土壌を介
して栽培しないための、土壌の緩衝作用や土壌微生物に
よる分解作用、土壌や土壌微生物から供給される微量要
素を排除したことによる種々の問題が顕在化してくる結
果である。また一度病害が発生すると、拮抗微生物がな
いため、植物病原菌はきわめて短時間で液内を伝播し蔓
延する。用いる砂、れき、ロックウールの入手も困難で
あり、ロックウールではその廃棄処分も大きな問題であ
る。

【０００５】土壌を用いての通常の栽培では、必要濃度
の肥料成分を、土壌の層全体に均等に分布させること
は、肥料成分の土壌に対する吸着性の違いから不可能
で、このため集約的な高密度栽培はできない。定期的に
養分や水分を供給することも面倒であり、忘れがちにな
る作業である。通常の土壌栽培では単位面積あたりの収
穫量は、本発明の栽培装置を用いた方法に比較し著しく
低い。一部の農家では、ホースで液肥を供給している例
もあるが、ホース潅水の装置を用いて液肥を供給すると
いう発想で、養液栽培に主眼を置いたものではない。開
放系で底に限界のない田畑では当然のことながら、ホー
ス潅水口からの距離により水分供給にむらが生じ、その
結果植物の生育が不均等になることは避けられない大き
な問題である。異常気象による影響も受けやすいこと
は、昨今の野菜等の値段の暴騰や、暴落からみて理解で
きるところである。

【０００６】プランタを用いた栽培は、庭やベランダな
どでよく見掛けられるが、プランタの土壌栽培では適切
な水管理、肥料管理、病害虫の防除等大層な労力と時間
を要し、その面倒さに放任栽培となってしまい、枯死し
たり、病害虫の被害をうけることが多い。健全で品質の
高い野菜やハーブをつくることはなかなか難しい。プラ
ンタ等での栽培も、肥料を土壌の層全体に均等に分布さ
せることはむずかしく、集約的な高密度栽培はできな
い。標準的なプランタでの土壌栽培ではトマトあるいは
イチゴではせいぜい１〜２株の栽培が限界で、集約的栽
培はできず、密植栽培すると、高品質の収穫物は得られ
ない。水やりや栽培管理のとき、プランタから流出する
水や用土が周辺を汚してしまうことも避けられず、室内
等で美しく、衛生的に植物を栽培することはきわめて困
難である。

【０００７】種々の栽培方法、栽培装置が実用に供され
ているが、いまだに長期間留守にしておいて、植物が正
常に生育させられるような栽培装置は見かけられない。
ベランダなどで、水道に直結し、タイマーを作動させて
定期的に給水する装置を作製しているケースは散見され
るが、そのような装置を室内に導入している例は見当た
らない。一度故障が起これば室内が水浸しになる危険が
あり実施できないためであろう。また、施肥を室内で自
動的に行う装置も見かけられない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、従来の技術に
おける上記のような問題点を解決すべく、以下の諸点を
課題として鋭意新しい栽培装置の開発研究に取り組ん
だ。 （イ） 土壌微生物のもつ有機物の分解、代謝能力を活
用する。 （ロ） 土壌微生物のもつ植物必須微量要素の供給能力
を活用する。 （ハ） 土壌微生物の植物病原菌に対する拮抗能力を活
用する。 （ニ） 土壌のもつ植物を保持、固定させる能力を活用
する。 （ホ） 植物の生育に必要な肥料成分および微量要素を
必要なときに必要な量培土全体に均等に供給でき、根部
が酸素欠乏を起こすことなく、集約的な栽培が可能な装
置とする。 （ヘ） 施肥、給水が自動的でかつ閉鎖系で作動し、周
囲を水浸しにしたり、汚染したりせず衛生的に栽培でき
る装置とする。 （ト） 室内、縁側、出窓、ベランダ、庭など小面積で
使用できる装置とする。

【０００９】

【課題を解決しようとするための手段】上記の課題に対
し鋭意研究を重ねた結果、次のような手段を用いること
により、課題が解決されることが判明し、本発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は （イ） 栽培槽１の底から栽培槽の深さの約１／３の位
置に、土砂を透さない目のすのこ２を設ける。 （ロ） すのこの下部は水層部３とし、上部には、栽培
槽の深さの約１／３〜２／３の中層の位置に軽石などで
構成された透水材４の層を設ける。 （ハ） 栽培槽の残りの最上部には、腐葉土を含む培土
５の層を設ける。 （ニ） 栽培槽の底から最上部まで突き抜けた中空の、
ポンプ設置筒６を設ける。 （ホ） ポンプ７をプログラムタイマーなど制御器８に
接続する。 （ヘ） ポンプから送水管９を経由し孔のある放水管１
０に接続する。 以上のように設備した植物栽培装置である。タイマーに
入力されたプログラムによりポンプから、送水管、放水
管を経由して液肥が自動的に植物に供給され、その後透
水層とすのこでろ過された土砂を含まない液肥が水層部
に回収され、さらに循環するというように構成し、有機
的に組み合わせて植物を栽培する。

【００１０】本発明の植物栽培装置は、主に室内、縁
側、出窓、ベランダ、庭など小面積での栽培に適した閉
鎖系植物栽培装置である。栽培槽に、土壌微生物が生き
たままの培土を充填し、液肥を循環させるという、エコ
ロジーの思想を取り入れた方式により、高密度で高品質
の植物を自動的に栽培する装置であることを特徴とす
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の装置は、栽培槽１、すの
こ２、水層部３、透水材４の層、腐葉土を含む培土５、
ポンプ設置筒６、ポンプ７、プログラムタイマーなど制
御器８、送水管９および放水管１０からなる。これらの
部分の有機的な繋がりを示すと、栽培槽１の底から栽培
槽の深さの約１／３の位置に、土砂を透さない目のすの
こ２を設け、その上に透水材４の層を、さらにその上に
培土５を重層する。栽培槽の底から最上部まで中空の、
ポンプ設置筒６を設け、ポンプ７はプログラムタイマー
８に接続する。タイマーに入力されたプログラムにより
ポンプから吸水された液肥は送水管９、放水管１０を経
由して、培土に生育している植物に供給される。液肥は
培土、透水層を自然浸透し、水層部３に回収され、循環
されるという構造である。

【００１２】実施の形態を、さらに具体的に以下に説明
する。 （イ） 栽培槽の種類としては、木製、樹脂製、コンク
リート製、金属製等いずれでもよい。一つの栽培槽の大
きさは、長さ４５〜１８０ｃｍ、幅１５〜４５ｃｍ、深
さ１５〜４０ｃｍ程度が適当である。 （ロ） 栽培槽は液肥や培土が栽培槽外に流亡しない構
造でなければならない。ただし、栽培槽にはドレンを設
ける。 （ハ） 栽培槽は、保温性を高め、培土の温度変化を少
なくするため、壁は断熱性材を用いるか、断熱性材を内
張りすることが望ましい。 （ニ） 栽培槽内の培土の下の透水層には人工れき,軽
石、籾殻など非〜弱吸水性材を敷く。 （ホ） 用いる培土には、有害な植物病原菌を含まない
水田土、畑土、腐葉土などを用いる。 （ヘ） 培土には有機物、蟹殻、牡蠣殻、魚粉、骨粉等
土壌微生物の栄養になる物質を微量添加することが望ま
しい。有用微生物を加えてもよい。 （ト） 土壌の緩衝作用、植物保持力、土壌微生物の分
解能力および微量要素供給能を活用するため土壌栽培と
し、植物の成長段階に応じて必要とする肥料成分を、液
肥の形態で循環投与する。 （チ） 液肥は最下層の水層部からタイマーに入力され
たプログラムによりポンプから送水管、放水管を経由し
て一時培土が水田状態になるまで潅注する。 （リ） 栽培槽下層に浸出した液肥は、自然浸透させ回
収し、さらに循環させる。このため液肥が装置外に流出
することがなく、植物の消費した量を補充するだけでよ
い。 （ヌ） 栽培槽と水層部とは上述のように一体型の構造
でもよいし、水層部を別の水槽として独立させた分離型
でもよい。 （ル） 分離型の場合、栽培槽１の最下層の水層部は必
要ではなくなるため透水材の層とする。 （ヲ） 分離型の場合、栽培槽の透水材の層から浸出し
た液はドレン孔から排水のための管を経由して独立させ
た水槽部に自然落下により回収する。 （ワ） 分離型の場合、ポンプは独立させた水槽部内に
入れ、一体型と同様に循環させる。 （カ） 液肥には、アンモニア性窒素、硝酸性窒素、硝
酸性カリ、水溶性カリ、可溶性りん酸など非蓄積性肥料
成分や微量肥料成分を用いる。 （ヨ） 液肥用循環ポンプは、耐腐食性素材でできてい
るものが望ましい。例えば小型ポンプＣ−Ｐ３０Ｐ（日
立製）、ＫＰ-10Ｎ、ＫＰ−１５（工進製）などを用い
ることができる。吸水口には、異物を吸入しないようフ
ィルターを付ける。 （タ） 送水用のホースとしては、ゴム製や樹脂製が望
ましい。放水パイプとしては、例えば塩ビ管に均質に水
分を放出するため５〜５０ｃｍ間隔で直径１〜５ｍｍの
放水孔をあける。 （レ） 必要量な液肥を必要な間隔で循環させるため、
循環ポンプはプログラムタイマーで制御できるようにす
る。プログラムタイマーは例えばPT-D9W（ソニー製）を
用いることができる。 以上のような装置により、栽培槽の倍土に植えた植物
が、タイマーに入力されたプログラムによりポンプか
ら、送水管、放水管から液肥が植物に供給され、その後
透水層とすのこでろ過された土砂を含まない液肥が水層
部に回収され、さらに循環するよう構成し、有機的に組
み合わせて植物を栽培する。

【００１３】

【実施例】本発明の特徴は、土壌のもつ緩衝作用、微生
物の分解、代謝作用といったエコロジーの思想を導入
し、かつ土壌のもつ植物保持、固定能力を活用し、自動
化した栽培装置としたことにある。土壌は、日常的な栽
培作業中、飛散などにより周囲を汚染したり手足を汚し
たりすることは避けられない。本発明によれば、日常的
な栽培管理作業中に培土に触ることはほとんどないた
め、周囲の汚染や手足の汚れを起こすことはほとんどな
い。したがって、本法を実施する場所は、日光（直間を
とわない）のあたる場所であれば、いかなる場所でもよ
い。時々植物が消費した少量の養液を補充するだけでよ
いため、水のない場所での栽培も容易である。このよう
に周囲を汚すことなく極めて衛生的に栽培することが可
能である。給水や管理による、水や用土の周辺への流出
がなくなったため、出窓、飾り窓など室内にも設置する
ことが可能となった。

【００１４】栽培の自動化を容易にするため、肥料は液
肥の形態で培土内に潅注投与する。この場合、培土中の
蓄積や、肥料による各種無機塩類の作物に対する有害作
用がでないよう肥料の成分は非蓄積性で、水溶解度の高
い成分に限定する。長期間栽培しても肥料による有害作
用は発生しない。微量要素は培土から自然に供給され
る。施設外に液肥が流亡しないようにし、かつ液肥は完
全に消費され、施設外に流亡がないようにする。このた
め、BODやCODに影響を及ぼすことはなく、環境汚染回避
に配慮した装置であることは言うまでもない。培土は、
有用土壌微生物含有率の高いもの用いるが、さらにこれ
に蟹殻、牡蠣殻、魚粉、骨粉などを加えると、放線菌を
含む土壌微生物の活性化、土壌ｐHの調整、水分や酸素
の保持、団粒構造の形成という面からも望ましい。

【００１５】本発明の栽培装置によれば、室内、縁側、
出窓、ベランダ、庭など小面積で、土壌の緩衝作用と土
壌微生物の分解能力を活用し、作物の成長段階に必要と
する成分の施肥を行い、かつ、省エネ、省力的、衛生的
に、環境を汚染することなく、植物を栽培することが可
能である。日常の管理のために、栽培場所を水や用土の
流亡で汚してしまうことも全くなくなった。作物が必要
とするときに、適切な養分を与える管理方法により、面
積あたり高密度栽培を可能とした。このため驚くこと
に、単位面積当たりの収量が大幅に増加する結果となっ
た。たとえば、トマトの場合、一般的な畑栽培では通常
2.4株/ｍ²の割合で栽培する。本装置では標準的に25株/
ｍ²植え以上の栽培密度で栽培することが可能である。
これまでの技術の１０倍以上の集約栽培を可能とする栽
培装置である。

【００１６】閉鎖系栽培装置のため、O-157など有害細
菌や有害微生物の汚染のない安全性の高い野菜やハーブ
をつくることが可能である。また、閉鎖系のため、地上
部の病害虫、地下部の病害虫の被害もほとんど受けな
い。これは多くの植物病原糸状菌や野菜やハーブを加害
する害虫の外部からの侵入がなく、さらに多くの病原菌
や害虫は、溶液中では生存できないためである。

【００１７】本発明装置での栽培は、植物の成長を観察
する状況が容易につくれるため、植物に対する観察眼、
愛着が増すのみならず、希望する完熟した、食べごろの
収穫物を適期に収穫することが容易である。この結果、
作物の保有している本来の美味しさを得ることが可能で
ある。市販されているほとんどの野菜は、輸送や販売期
間の関係で、まだ完全に成熟したり、色づく前に収穫さ
れるため、消費者はそれらの完熟した本来の美味しさを
味わうことはできない。また、日常的に作物を観察して
いるため、生育の異常、病害虫の発生を早い段階でキャ
ッチすることができ、農薬の使用を回避したり、あるい
は軽減することが可能である。

【００１８】本装置により、野菜ではトマト、ナス、ズ
ッキーニ、キュウリ、ピーマン、トウガラシ、メロン、
スイカ、カボチャ、キャベツ、ハクサイ、ミツバ、シュ
ンギク、カイワレナ、サラダナ、パセリ、コマツナ、葉
ネギ、ネギ、ワケギ、タマネギ、タイサイ、チシャ、コ
カブ、カラシナ、シソ、ニラ、ミズナ、ホウレンソウ、
セロリ、レタス、イチゴ、エンドウ、絹サヤ、ソラマ
メ、インゲン、エダマメ、イネ、トウモロコシなどが栽
培できる。

【００１９】本装置により、草花ではスイートピー、カ
ーネーション、キンギョソウ、ストック、キンセンカ、
チドリソウ、アスター、サルタン、アサガオ、マツバボ
タン、コリウス、ジニア、マリーゴールド、アゲラタ
ム、デージー、パンジー、サルビア、ペチュニア、キ
ク、ミヤコワスレ、シンピジウム、ベゴニア類、ゼラニ
ウム、チューリップ、アイリス、スイセン、アマリリ
ス、クンシラン、シクラメン、バラ、西洋アジサイ、ユ
キヤナギなどが栽培できる。

【００２０】本装置により、薬用植物あるいは香辛植物
では、コンフリー、イカリソウ、ゲンノショウコ、ノブ
ドウ、サンショウ、ドクダミ、ハッカ、ショウガ、ニン
ニク、ナスタチウム、カミツレ、ベニバナ、タイム、セ
イジ、ローズマリー、オレガノ、コリアンダー、ウイキ
ョウ、レモンパーム、タラゴン、ラベンダー、ヒソッ
プ、マーシュ、バジル、レモングラス、チャイブ、マロ
ウ、ステビア、チャービルなどが栽培できる。

【００２１】本発明装置での植物の栽培は、子供に対す
る理科教育、情操教育効果が高い。主婦にとっては、安
全性の見極められた味のよい高品質野菜やハーブを生産
することが可能である。お年寄りにとっては、専門家の
作ったような品質で、かつそれ以上に味のよい野菜やハ
ーブを生産し、家族や友人に提供する喜びを与えること
にもなろう。

【００２２】

【発明の効果】土壌微生物のもつ有機物の分解、代謝能
および植物必須微量要素の供給能力を活用し、さらに、
土壌微生物の植物病原菌に対する拮抗能力を活用するこ
とによって植物が病害虫の被害も受けず、旺盛に生育す
るようになった。また、土壌のもつ植物を保持、固定さ
せる能力を利用したため、植物は根部が固定され倒伏す
ることなく健全に生育するようになった。また、植物の
生育に必要な肥料成分を必要なときに必要な量培土全体
に均等に供給できるようになったため、面積当たりの収
穫量が驚くことに１０倍以上に増収する結果となった。
しかもその供給が閉鎖系で自動的に行えるようになった
ため、ほとんど水管理、肥培管理を必要とせず植物の栽
培が可能となった。さらに、栽培装置自体を小型、軽量
化できるようになったため、室内、縁側、出窓、ベラン
ダ、庭などどこでも周囲を汚すことなく、衛生的に植物
を栽培することが可能となった。長時間留守にしても、
植物が健全に生育することも確認された。本発明で、小
面積に対応できる栽培装置が完成し、実用化した産業上
の意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる装置の側面図である。

【図２】図１に示す装置の俯瞰図である。

【符号の説明】

１は栽培槽。２はすのこ。３は水層部。４は浸透材。５
は培土。６はポンプ設置筒。７はポンプ。８はプログラ
ムタイマー。９は送水管。１０は放水管。１１はドレ
ン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ） 栽培槽１の底から栽培槽の深さの
   約１／３の位置に、土砂を透さない目のすのこ２を設け
   る工程と、（ロ） すのこの下部は水層部３とし、上部
   には、栽培槽の深さの約１／３〜２／３の中層の位置に
   軽石などで構成された透水材４の層を設ける工程と、
   （ハ） 栽培槽の残りの最上部には、腐葉土を含む培土
   ５の層を設ける工程と、（ニ） 栽培槽の底から最上部
   まで突き抜けた中空の、ポンプ設置筒６を設ける工程
   と、（ホ） ポンプ７をプログラムタイマーなど制御器
   ８に接続する工程と、（ヘ） ポンプから送水管９を経
   由し孔のある放水管１０に接続する工程とを備え、水層
   部に貯留してある液肥はポンプ７から送水管経由で放水
   管に送られ、一時培土が水田状態になるまで植物に供給
   された後、自然浸透により最下層の水層部に回収され、
   循環するよう構成され、有機的に作動するよう組み合わ
   された植物栽培装置。