JP2004236528A - 水耕栽培装置および水耕栽培方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、有害物質の濃度を測定することなく、有害物質濃度を植物生長阻害濃度以下に抑えて、養液を植物生長に最適の状態に維持することが出来る水耕栽培装置を提供することを課題とする。
【解決手段】植物栽培パネル２を養液Ｗ上に浮かべた養液槽３と、該養液槽３に連絡する養液循環経路６と、該養液槽３および／または該養液循環経路６に連絡する養液補給経路８および養液抜取り経路７とからなる水耕栽培装置１を提供するとともに、該水耕栽培装置１を使用し、該養液循環経路６によって養液Ｗを循環させつつ該養液槽３内の植物栽培パネル２に植え付けた植物Ｐを栽培し、該養液補給経路８から新養液Ｗ_Ｎ を所定量Ｓ補給し、かつ、該養液抜き取り経路から養液Ｗを所定量Ｒ抜取る水耕栽培方法が提供する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は植物の水耕栽培装置および水耕栽培方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水耕栽培では、養液中に植物根部から有機酸等の植物生長を妨げる有害物質が溶出し、植物の栽培中に該有害物質の濃度が高くなると、植物の順調な生長が妨げられる。
従来、養液中の有害物質により植物生長が妨げられるのを防止するために、栽培者の判断によって養液の一部または全部を更新していた。
【０００３】
なお、上記従来の技術が記載された文献等であって特許を受けようとする者が特許出願の時に知っているものはないため、その先行技術文献情報の記載をすることはできない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の方法では、養液を更新するか否かについての判断は栽培者に委ねられるので、栽培者の経験の有無によって植物の生長にばらつきが生ずるという問題があり、また、養液の一部または全部を更新するのために多大な手間や労力を必要とするという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、植物栽培パネル（２） を養液Ｗ上に浮かべた養液槽（３） と、該養液槽（３） に連絡する養液循環経路（６） と、該養液槽（３） および／または該養液循環経路（６） に連絡する養液補給経路（８） および養液抜取り経路（７） とからなる水耕栽培装置（１） を提供するものである。
全養液量測定手段（１０）と、該養液補給経路（８） に介在し該全養液量測定手段（１０）によって測定された全養液量Ｑに応じて開閉が制御される養液補給弁（１２）と、養液抜取り量測定手段（１３）と、該養液抜取り経路（７） に介在し該養液抜取り量測定手段（１３）によって測定された養液抜取り量Ｒに応じて開閉が制御される養液抜取り弁（１４）とを有することが望ましい。
また本発明では、上記の水耕栽培装置（１） を使用し、該養液循環経路（６） によって養液Ｗを循環させつつ該養液槽（３） 内の植物栽培パネル（２） に植え付けた植物Ｐを栽培し、該養液補給経路（８） から新養液Ｗ_Ｎ を所定量Ｓ補給し、かつ、該養液抜き取り経路から養液Ｗを所定量Ｒ抜取る水耕栽培方法が提供される。
該養液抜取りは植物栽培開始後ｎ日目から行ない、養液抜取り量Ｒは１日当り全養液量Ｑの１／ｎに設定し、新養液補給量Ｓは養液Ｗの蒸散による減少量Ｅと養液抜取りによる減少量Ｒとの和（Ｅ＋Ｒ）に設定することが望ましく、また、該ｎは、通常、２〜１０に設定され、望ましくは３〜５に設定される。
【０００６】
【作用】
本発明の水耕栽培装置（１） および水耕栽培方法では、養液槽（３） に養液Ｗを循環させ、植物栽培パネル（２） に植え付けた植物Ｐを栽培する。養液Ｗは植物Ｐに根から吸収され、あるいは直接外界に蒸散するが、このような蒸散等による減少に応じてを養液補給経路（８） から新養液Ｗ_Ｎ を補給することにより、装置内の養液量Ｑを一定にすることができる。
また、植物Ｐの栽培中、養液Ｗ中には植物Ｐの根から溶出した有害物質が蓄積し、該有害物質がある程度の量蓄積するとその時点から植物Ｐの生長が阻害されるため、装置内の養液Ｗを養液抜取り経路（７） から所定量抜取り、抜取った量に応じて新養液補給量Ｓを増加させることにより、全養液量Ｑを一定にしつつ養液Ｗ中の有害物質濃度を希釈することが出来る。
【０００７】
更に、該水耕栽培装置（１） が、全養液測定手段（１０）、養液補給弁（１２）、養液抜取り量測定手段（１３）および養液抜取り弁（１４）を有している場合には、養液抜取り量測定手段（１３）によって養液抜取り量Ｒを測定して養液抜取り弁（１４）を開閉して所定量の養液Ｗを抜取り、かつ、全養液量測定手段（１０）によって装置内の全養液量Ｑを測定し、全養液量Ｑの変化量（すなわち養液蒸散量Ｅ）に応じて養液補給経路（８） の養液補給弁（１２）を開いて新養液Ｗ_Ｎ を補給することによって、新養液Ｗ_Ｎ の補給と養液Ｗとの抜取りを自動的に行なうことが出来る。
【０００８】
該養液Ｗは、水耕栽培開始後、徐々に植物生長に適する状態に馴化していくが、一方では、植物Ｐの根部から養液Ｗ中に溶出する有害物質の濃度が高くなる。ここで、馴化とは、養液Ｗを寝かせることをいう。このような養液Ｗの馴化の程度と養液Ｗ中の有害物質の濃度とがバランスした最適状態になるために要する日数をｎとする。通常、ｎは、２〜１０の範囲、望ましくは３〜５の範囲であることが経験的に確かめられている。
したがって、養液Ｗを水耕栽培開始後ｎ日目の状態に維持すれば、植物Ｐにとって最適な条件で栽培することが出来る。ここで、水耕栽培開始（植物栽培開始）とは、植物栽培パネル（２） に植付けた植物Ｐを水耕栽培装置（１） を用いて水耕栽培するのを開始することをいう。
そこで、該養液Ｗをｎ日目の状態に維持するには、ｎ日目に全養液量Ｑの１／ｎ、すなわちＱ／ｎを抜き取り、養液蒸散量Ｅと抜取り量Ｑ／ｎとの和Ｅ＋Ｑ／ｎだけ新養液Ｗ_Ｎ を補充する。以後、１日当り養液ＷをＱ／ｎだけ抜き取り、新養液Ｗ_Ｎ をＥ＋Ｑ／ｎだけ補充していけば、全養液量Ｑを一定に維持しつつ、有害物質濃度を水耕栽培開始後ｎ日目の濃度に維持して水耕栽培を行なうことが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
〔実施例１〕
本発明を図１に示す一実施例によって説明する。
図１に示すように、水耕栽培装置（１） は、植物栽培パネル（２） を養液Ｗ上に浮かべた養液槽（３） と、該養液槽（３） に連絡しかつ養液調整槽（４） と養液循環ポンプ（５） とが設けられている養液循環経路（６） と、該養液槽（３） に連絡する養液抜取り経路（７） と、該養液循環経路（６） の養液調整槽（４） に連絡する養液補給経路（８） と、制御ユニット（９） とからなる。
【００１０】
該養液槽（３） には、全養液量測定手段としての水位センサ（１０）が設けられており、該水位センサ（１０）によって測定された全養液量Ｑの測定データは、該制御ユニット（９） へ送られる。
【００１１】
また、該養液補給経路（８） は、新養液Ｗ_Ｎ が蓄えられている新養液槽（１１）に連絡している。
該養液補給経路（８） には、該制御ユニット（９） からの制御信号によって開閉が制御される養液補給弁（１２）が設けられており、該養液補給弁（１２）は、該養液槽（３） の水位センサ（１０）によって測定された全養液量Ｑに応じて開閉が制御されている。
【００１２】
更に、該養液抜取り経路（７） には、養液抜取り量測定手段としての流量計（１３）が設けられており、該流量計（１３）によって測定された養液抜取り量Ｒの測定データは、該制御ユニット（９） へ送られる。
また、該養液抜取り経路（７） には、該制御ユニット（９） からの制御信号によって開閉が制御される養液抜取り弁（１４）が設けられており、該養液抜取り弁（１４）は、該養液抜取り経路（７） の流量計（１３）によって測定された養液抜取り量Ｒに応じて開閉が制御されている。
【００１３】
上記水耕栽培装置（１） を使用して植物Ｐの水耕栽培を行なう場合には、植物栽培パネル（２） に植物Ｐを植え付け、養液循環経路（６） の養液循環ポンプ（５） を作動させて養液槽（３） に養液Ｗを循環させる。
【００１４】
養液槽（３） 内の養液Ｗは植物Ｐに根から吸収され、あるいは直接外界に蒸散するが、このような蒸散等による減少分に応じて養液補給経路（８） から養液調整槽（４） に新養液Ｗ_Ｎ を補給することによって、装置内の養液量Ｑ（養液槽（３） 内の水位）を一定にする。
【００１５】
また、植物Ｐの栽培中、養液Ｗ中には植物Ｐの根から溶出した有害物質が蓄積し、該有害物質がある程度の量蓄積するとその時点から植物Ｐの生長が阻害されるため、装置内の養液Ｗを養液抜取り経路（７） から所定量抜取り、抜取った量に応じて新養液補給量Ｓを増加させることにより、全養液量Ｑを一定にしつつ養液Ｗ中の有害物質濃度を希釈する。
【００１６】
このような新養液Ｗ_Ｎ の補給と養液Ｗとの抜取りを自動的に行なうには、全養液量測定手段である水位センサ（１０）によって装置内の全養液量Ｑ（養液槽（３） 内の水位）を測定し、養液Ｗの蒸散による減少量Ｅに応じて養液補給経路（８） の養液補給弁（１２）を開いて養液調整槽（４） に新養液Ｗ_Ｎ を補給する。
【００１７】
また、養液抜取り量測定手段である流量計（１３）によって養液抜取り量Ｒを測定し、該養液抜取り量Ｒに応じて養液抜取り弁（１４）を開閉して所定量の養液Ｗを抜取る場合には、例えば、栽培開始ｎ＋１日目で養液Ｗ中の有害物質濃度が植物成長阻害濃度に達するとすると、ｎ日目から養液Ｗの抜取りを開始する。
この場合、養液抜取り量Ｒを１日当り全養液量Ｑの１／ｎ（すなわち、Ｑ／ｎ）に設定するとともに、１日当りの新養液補給量ＳをＥ＋Ｑ／ｎに設定することにより、全養液量Ｑを一定に保ちつつ養液Ｗ中の有害物質濃度を植物生長阻害濃度以下の濃度に希釈することが出来る。
【００１８】
該養液Ｗは、水耕栽培開始後、徐々に植物生長に適する状態に馴化していくが、一方では、植物Ｐの根部から養液Ｗ中に溶出する有害物質の濃度が高くなる。このような養液Ｗの馴化の程度と養液Ｗ中の有害物質の濃度とがバランスした最適状態になるために要する日数をｎとする。通常、ｎは、２〜１０の範囲、望ましくは３〜５の範囲であることが経験的に確かめられている。
したがって、養液Ｗを水耕栽培開始後ｎ日目の状態に維持すれば、植物Ｐにとって最適な条件で栽培することが出来る。
そこで、該養液Ｗをｎ日目の状態に維持するには、ｎ日目に全養液量Ｑの１／ｎ、すなわちＱ／ｎを抜き取り、養液蒸散量Ｅと抜取り量Ｑ／ｎとの和Ｅ＋Ｑ／ｎだけ新養液Ｗ_Ｎ を補充する。以後、１日当り養液ＷをＱ／ｎだけ抜き取り、新養液Ｗ_Ｎ をＥ＋Ｑ／ｎだけ補充していけば、全養液量Ｑを一定に維持しつつ、有害物質濃度を水耕栽培開始後ｎ日目の濃度に維持して水耕栽培を行なうことが出来る。
【００１９】
本実施例では、全養液量Ｑは１０トンであり、１日当りの蒸散量Ｅは１〜２（トン／日）である。ｎは経験的に導かれるものであり、栽培する植物Ｐの種類によっても異なるが、通常、ｎは、２〜１０の範囲、望ましくは３〜５の範囲である。したがって、ｎを５に設定すれば、養液抜取り量ＲはＱ／ｎ＝１０／５＝２トン／日であり、更に、１日当りの蒸散量Ｅを２トン／日とすれば、１日当りの新養液補給量ＳはＥ＋Ｑ／ｎ＝２＋２＝４トン／日である。
また、上記水耕栽培装置（１） を使用して水耕栽培を行なう植物Ｐは、例えば、ミツバ、レタス、サンチュ、トマト、キュウリ、ルッコラ、ほうれん草、イチゴである。特に、ほうれん草とイチゴは、根からの有害物質が多く出る植物であるため、ｎを小さく設定する（例えば、ｎを３に設定する）必要がある。
【００２０】
上記のように水耕栽培装置（１） を使用して植物Ｐの水耕栽培を行なうことにより、有害物質濃度を植物生長阻害濃度以下に抑えて、植物生長を順調に行なうことが出来る。また、有害物質の濃度を測定することなく、経験的に植物生長阻害濃度に達する日数を割り出し、その１日前から養液Ｗの抜取りを行なうことにより、有害物質濃度測定の手間を省くことが出来る。
【００２１】
〔実施例２〕
図２には他の実施例が示される。
図２に示すように、水耕栽培装置（１） は、植物栽培パネル（２） を養液Ｗ上に浮かべた養液槽（３） と、該養液槽（３） に連絡しかつ養液循環ポンプ（５） とが設けられている養液循環経路（６） と、該養液槽（３） に連絡する養液抜取り経路（７） と、該養液槽（３） に連絡する養液補給経路（８） と、制御ユニット（９） とからなる。
【００２２】
該養液槽（３） には、全養液量測定手段としての水位センサ（１０）が設けられており、該水位センサ（１０）によって測定された全養液量Ｑの測定データは、該制御ユニット（９） へ送られる。
【００２３】
また、該養液補給経路（８） は、新養液Ｗ_Ｎ が蓄えられている新養液槽（１１）に連絡している。
該養液補給経路（８） には、該制御ユニット（９） からの制御信号によって開閉が制御される養液補給弁（１２）が設けられており、該養液補給弁（１２）は、該養液槽（３） の水位センサ（１０）によって測定された全養液量Ｑに応じて開閉が制御されている。
【００２４】
更に、該養液抜取り経路（７） には、養液抜取り量測定手段としての流量計（１３）が設けられており、該流量計（１３）によって測定された養液抜取り量Ｒの測定データは、該制御ユニット（９） へ送られる。
また、該養液抜取り経路（７） には、該制御ユニット（９） からの制御信号によって開閉が制御される養液抜取り弁（１４）が設けられており、該養液抜取り弁（１４）は、該養液抜取り経路（７） の流量計（１３）によって測定された養液抜取り量Ｒに応じて開閉が制御されている。
【００２５】
該水耕栽培装置（１） を使用しても、実施例１と同様に、植物Ｐの水耕栽培を行なうことができるが、この場合には、蒸散等による減少分に応じて養液補給経路（８） から養液槽（３） に新養液Ｗ_Ｎ を補給することによって、装置内の養液量Ｑ（養液槽（３） 内の水位）を一定にする。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態を実施例１および実施例２により説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において目的に応じて変更・変形することが可能である。
例えば、新養液Ｗ_Ｎ の補給および／または養液Ｗの抜取りは、連続的または断続的（例えば１日１回）に行なってもよい。
また、養液Ｗの抜取りを断続的に行なう場合には、流量計（１３）を用いることなく、水位センサ（１０）を用いて養液抜取り量Ｒを測定してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、有害物質濃度を植物生長阻害濃度以下に抑えて、養液を植物生長に最適の状態に維持して、植物生長を順調に行なうことが出来る。また、有害物質の濃度を測定せず、経験的に植物生長阻害濃度に達する日数を割り出し、１日前から抜取りを行なうことにより、有害物質濃度測定の手間を省くことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の水耕栽培装置の説明図である。
【図２】実施例２の水耕栽培装置の説明図である。
【符号の説明】
１ 水耕栽培装置
２ 植物栽培パネル
３ 養液槽
６ 養液循環経路
７ 養液抜取り経路
８ 養液補給経路
１０ 水位センサ（全養液量測定手段）
１２ 養液補給弁
１３ 流量計（養液抜取り量測定手段）
１４ 養液抜取り弁
Ｗ 養液
Ｗ_Ｎ 新養液
Ｐ 植物
Ｑ 全養液量
Ｒ 抜取り量
Ｓ 補給量
Ｅ 蒸散等による減少量

Claims (6)

1. 植物栽培パネルを養液上に浮かべた養液槽と、該養液槽に連絡する養液循環経路と、該養液槽および／または該養液循環経路に連絡する養液補給経路および養液抜取り経路とからなることを特徴とする水耕栽培装置。
2. 全養液量測定手段と、該養液補給経路に介在し該全養液量測定手段によって測定された全養液量に応じて開閉が制御される養液補給弁と、養液抜取り量測定手段と、該養液抜取り経路に介在し該養液抜取り量測定手段によって測定された養液抜取り量に応じて開閉が制御される養液抜取り弁とを有する請求項１に記載の水耕栽培装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の水耕栽培装置を使用し、該養液循環経路によって養液を循環させつつ該養液槽内の植物栽培パネルに植え付けた植物を栽培し、該養液補給経路から新養液を所定量補給し、かつ、該養液抜き取り経路から養液を所定量抜取ることを特徴とする水耕栽培方法。
4. 該養液抜取りは植物栽培開始後ｎ日目から行ない、養液抜取り量は１日当り全養液量の１／ｎに設定し、新養液補給量は養液の蒸散による減少量と養液抜取りによる減少量との和に設定する請求項３に記載の水耕栽培方法。
5. 該ｎは２〜１０である請求項４に記載の水耕栽培方法。
6. 該ｎは３〜５である請求項４に記載の水耕栽培方法。

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