JP2007104960A - Plant cultivation method and apparatus - Google Patents

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Mitsuru Osaki
満 大崎
Atsushi Wazaki
淳 和崎
Takuro Shinano
卓郎 信濃
Yoshimi Tanaka
良巳 田中
Takuya Yamamura
卓也 山村
Yoshio Tanaka
美穂 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plant cultivation method and apparatus by which charge of necessary nourishment for plant growth is greatly reduced though being hydroponics. <P>SOLUTION: This plant cultivation method is such that a cultivation container 110 holds a plant P, a culture solution 120, a retaining material 130 and a translucent film 140, the culture solution 120 is an aqueous solution which contains nourishment for the plant P to be cultivated, and nourishment passing through the translucent film 140 is supplied to the rooting zone of the plant P buried in the retaining material 130. The nourishment concentration of the culture solution 120 can be controlled through modifying the culture solution 120, replenishing nourishment to the culture solution 120, or stopping replenishment of nourishment to the culture solution 120, or combining the manners. The retaining material 130 has function of retaining the stem of the plant P to keep stability of the plant P and containing water to prevent dryness of the plant P. The translucent film 140 faces the culture solution 120 and the retaining material 130, and selectively transmits specific nourishment in the culture solution 120. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、植物栽培方法および植物栽培装置に関する。   The present invention relates to a plant cultivation method and a plant cultivation apparatus.

近年、ガラスやビニールフィルムなどで覆われた温室またはハウスの中で植物を栽培する施設栽培が盛んに行われるようになってきた。施設栽培においては、伝統的な路地栽培よりも自然条件(例えば、温度や水分、風など)の影響を受けにくいため、植物を安定して栽培することができる。   In recent years, institutional cultivation for cultivating plants in greenhouses or houses covered with glass or vinyl film has been actively performed. In greenhouse cultivation, plants can be stably cultivated because they are less susceptible to natural conditions (eg, temperature, moisture, wind, etc.) than traditional alley cultivation.

特に、水耕栽培は、土壌を全く用いることなく、植物の生長に必要な養分が溶解した水溶液を用いて植物を栽培する方法であって、養分投入量や水分の管理が容易であるため、近時、施設農業や園芸作物の栽培において用いられている。水耕栽培には、土壌を用いた栽培と比較して、上記のように栽培環境の調節が比較的容易であることに加えて、連作障害がなく、一般的に植物の生長が早く収穫量が多いという利点がある。   In particular, hydroponics is a method of cultivating a plant using an aqueous solution in which nutrients necessary for plant growth are dissolved without using any soil, and it is easy to manage nutrient input and moisture, Recently, it has been used in institutional farming and cultivation of horticultural crops. Compared with soil-based cultivation, hydroponic cultivation is relatively easy to adjust the cultivation environment as described above, and there are no continuous cropping obstacles. There is an advantage that there are many.

水耕栽培を用いた植物栽培方法の一例として、例えば、特許文献1に記載されたものがある。   As an example of a plant cultivation method using hydroponics, for example, there is one described in Patent Document 1.

特許文献1記載の植物栽培方法では、栽培する植物を収容可能な形状を有する器具の一部に、植物の根と実質的に一体化しうるフィルム、具体的には、水分透過性/イオン透過性のバランスを有するフィルムを配置し、肥料成分を含む水を、当該フィルムを介して植物に接触させることにより、根に対する酸素供給と、水および肥料成分供給とを両方とも好適に行うようにしている。
特開2005−102508号公報
In the plant cultivation method described in Patent Document 1, a film that can be substantially integrated with the roots of a plant on a part of a device having a shape capable of accommodating the plant to be cultivated, specifically, moisture permeability / ion permeability. A film having a balance of the above is arranged, and water containing a fertilizer component is brought into contact with the plant through the film, so that both oxygen supply to the root and water and fertilizer component supply are suitably performed. .
JP 2005-102508 A

しかしながら、従来の水耕栽培の方法においては、土壌を用いた植物栽培方法と比較して、植物の養分獲得に重要な役割を果たす根毛の発達が非常に劣る。そのため、植物の養分獲得効率が低く、多量の養分投入が必要となっている。その結果、栽培に要する費用も増大しがちである。このような問題は、根毛制御の思想を欠き、根毛の発達に関する限り通常の水耕栽培の方法と同様である特許文献1記載の植物栽培方法にも当てはまる。   However, in the conventional hydroponics method, the development of root hair that plays an important role in the acquisition of plant nutrients is very inferior to the plant cultivation method using soil. Therefore, the nutrient acquisition efficiency of plants is low, and a large amount of nutrient input is required. As a result, the cost required for cultivation tends to increase. Such a problem also applies to the plant cultivation method described in Patent Document 1, which lacks the idea of root hair control and is the same as the normal hydroponics method as far as root hair development is concerned.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、水耕栽培でありながら、植物の生長に必要な養分の投入量を大幅に低減することができる植物栽培方法および植物栽培装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of this point, and provides the plant cultivation method and plant cultivation apparatus which can reduce significantly the input of the nutrient required for the growth of a plant, although it is hydroponics. For the purpose.

本発明の植物栽培方法は、栽培すべき植物の養分を含む培養液を栽培植物の根圏に供給することにより、植物を栽培する植物栽培方法であって、前記培養液に含まれる養分を選択的に透過する半透膜を用いて前記栽培植物の根圏に供給される養分の量を制御して、前記栽培植物の根毛の発達を促進させるようにした。   The plant cultivation method of the present invention is a plant cultivation method for cultivating a plant by supplying a culture solution containing nutrients of the plant to be cultivated to the rhizosphere of the cultivated plant, and selecting the nutrients contained in the culture solution The amount of nutrients supplied to the rhizosphere of the cultivated plant was controlled by using a semipermeable membrane that penetrates the cultivated plant to promote the development of root hair of the cultivated plant.

本発明の植物栽培装置は、栽培すべき植物を収容する栽培容器と、前記栽培植物の養分を含む培養液と、前記栽培植物を保定する保定資材と、前記培養液に含まれる養分を選択的に透過する半透膜と、を有し、前記栽培植物は、前記半透膜を介して前記培養液と分離されており、前記半透膜を用いて前記栽培植物の根圏に供給される養分の量を制御して、前記栽培植物の根毛の発達を促進させる構成を採る。   The plant cultivation apparatus of the present invention selectively selects a cultivation container that contains a plant to be cultivated, a culture solution containing nutrients of the cultivated plant, a retaining material that retains the cultivated plant, and nutrients contained in the culture solution. And the cultivated plant is separated from the culture solution via the semipermeable membrane, and supplied to the rhizosphere of the cultivated plant using the semipermeable membrane. The structure which controls the quantity of a nutrient and promotes the development of the root hair of the said cultivated plant is taken.

本発明によれば、水耕栽培でありながら、植物の生長に必要な養分の投入量を大幅に低減することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the input of the nutrient required for plant growth can be reduced significantly, although it is hydroponics.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明者は、水耕栽培において養分の投入量を低減するためには、栽培植物の根毛を制御して養分獲得効率を向上することが必要であることを見出した。また、栽培植物の根毛を制御して養分獲得効率を向上するためには、栽培植物の根圏に供給される養分の量を制御する必要があることを見出した。さらに、そのためには、一定期間の育苗の後に、栽培植物の根圏に供給される養分の量を制限する必要があることを見出した。   The present inventor has found that in order to reduce the input amount of nutrients in hydroponics, it is necessary to improve the nutrient acquisition efficiency by controlling the root hair of the cultivated plant. Moreover, in order to control the root hair of a cultivated plant and improve nutrient acquisition efficiency, it discovered that it was necessary to control the quantity of the nutrient supplied to the rhizosphere of a cultivated plant. Furthermore, for that purpose, it discovered that it was necessary to restrict | limit the quantity of the nutrient supplied to the rhizosphere of a cultivated plant after the seedling of a fixed period.

本発明は、栽培すべき植物の培養液の養分を選択的に透過する半透膜を用いて栽培植物の根圏に供給される養分の量を制御して、栽培植物の根毛の発達を促進させるものである。   The present invention controls the amount of nutrients supplied to the rhizosphere of a cultivated plant using a semipermeable membrane that selectively permeates the nutrients of the culture solution of the plant to be cultivated, and promotes the development of the root hair of the cultivated plant It is something to be made.

まず、本発明の原理を説明する。   First, the principle of the present invention will be described.

植物の栄養獲得器官は根毛であり(根毛は栄養のみならず水の吸収器官でもある)、植物は、育苗段階で貧栄養状態に陥ると、自ら根毛の発達を促進して、より多くの養分を摂取しようとする性質を有する。したがって、根毛の発達を促進するためには、植物の根圏に供給される養分の量を制限することが有効である。しかし、一方で、育苗段階の植物は、貧栄養状態での耐性が非常に低いため、貧栄養状態では、常に、死滅してしまう危険性がある。そこで、本発明では、栽培植物の根圏に供給される養分の量を的確に制御することにより、根毛の発達を顕著に増加させるようにしている。根毛が発達(増加)すれば、根の表面積が増加し、栄養や水の獲得に大きく貢献するため、養分獲得効率が向上することになる。   The plant's nutrient acquisition organs are root hairs (root hairs are not only nutrients but also water-absorbing organs). When plants fall into an oligotrophic state at the seedling stage, they promote their own root hair development and increase their nutrients. Has the property of trying to ingest. Therefore, in order to promote the development of root hairs, it is effective to limit the amount of nutrients supplied to the plant rhizosphere. However, on the other hand, plants in the seedling stage have a very low tolerance in an oligotrophic state, and therefore there is a risk of always dying in an oligotrophic state. Therefore, in the present invention, the development of root hairs is remarkably increased by accurately controlling the amount of nutrients supplied to the rhizosphere of the cultivated plant. If root hair develops (increases), the surface area of the root increases, which contributes greatly to the acquisition of nutrients and water, thus improving the nutrient acquisition efficiency.

図1は、本発明の一実施の形態に係る植物栽培装置の全体構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1に示す植物栽培装置100は、栽培容器110、培養液120、保定資材130、半透膜140およびクリップ150を有する。この植物栽培装置100では、シート状に加工された半透膜140の上に植物の保定資材130を載せて苗または種子を設置する。本明細書では、このタイプの植物栽培装置100を「トレイ型」と呼ぶことにする。トレイ型植物栽培装置100は、根が横方向にも広がりをもって生長する植物の栽培に適している。   A plant cultivation apparatus 100 shown in FIG. 1 includes a cultivation container 110, a culture solution 120, a retaining material 130, a semipermeable membrane 140, and a clip 150. In this plant cultivation apparatus 100, a plant retaining material 130 is placed on a semipermeable membrane 140 processed into a sheet shape, and seedlings or seeds are placed. In this specification, this type of plant cultivation apparatus 100 is referred to as a “tray type”. The tray type plant cultivation apparatus 100 is suitable for cultivation of plants in which the roots grow in a lateral direction.

栽培容器110は、植物P、培養液120、保定資材130および半透膜140を収容する。これらを収容した状態において、半透膜140の下部には培養液120が配置され、半透膜140の上部には植物Pおよび保定資材130が配置される。すなわち、植物Pの種または苗は、半透膜140の上部に移植される。このため、植物栽培装置100では、植物Pの存在する部位が培養液120から切り離されている。栽培容器110の材料は、培養液120の漏れを防止できる材料であれば、どのようなものでもよい。   The cultivation container 110 accommodates the plant P, the culture solution 120, the retaining material 130, and the semipermeable membrane 140. In a state where these are accommodated, the culture solution 120 is disposed below the semipermeable membrane 140, and the plant P and the retaining material 130 are disposed above the semipermeable membrane 140. That is, the seeds or seedlings of the plant P are transplanted on the semipermeable membrane 140. For this reason, in the plant cultivation apparatus 100, the site | part in which the plant P exists is cut away from the culture solution 120. As long as the material of the cultivation container 110 is a material which can prevent the leakage of the culture solution 120, what kind of thing may be sufficient as it.

培養液120は、栽培すべき植物Pの養分を含む水溶液であり、半透膜140を透過した養分は、保定資材130に埋設された植物Pの根圏に供給される。培養液120の成分は、栽培する植物Pに応じて設定されるものであり、その濃度は、例えば、一般の水耕栽培に用いる標準培養液(図2参照)の4〜5倍程度の濃度であることが好ましい。また、培養液120は、植物Pと直接には接触していないため、その改変を容易に行うことができる。さらに、植物Pが培養液120から養分を吸収して養分濃度が低下した場合においても、培養液120に養分を補充することにより、その濃度を容易に所定の値に維持することができる。   The culture solution 120 is an aqueous solution containing nutrients of the plant P to be cultivated, and the nutrients that have permeated the semipermeable membrane 140 are supplied to the rhizosphere of the plant P embedded in the retaining material 130. The components of the culture solution 120 are set according to the plant P to be cultivated, and the concentration thereof is, for example, about 4 to 5 times the concentration of a standard culture solution (see FIG. 2) used for general hydroponics. It is preferable that Moreover, since the culture solution 120 is not in direct contact with the plant P, it can be easily modified. Furthermore, even when the plant P absorbs nutrients from the culture solution 120 and the nutrient concentration decreases, the concentration can be easily maintained at a predetermined value by supplementing the culture solution 120 with nutrients.

本発明においては、培養液120の使用量を、通常の水耕栽培よりも圧倒的に小さくすることができるため(例えば、1/10程度)、全体として、培養液120に含まれる栄養塩(養分)を節約し、かつ、水の使用量を節約できる。また、一般の水耕栽培の培養液よりも高い濃度の培養液120を用いるのは、上記のように植物Pが培養液120と直接には接触しておらず半透膜140を介する必要があるためである。   In this invention, since the usage-amount of the culture solution 120 can be overwhelmingly smaller than normal hydroponics (for example, about 1/10), as a whole, the nutrient ( (Nutrient) and water consumption can be saved. In addition, the use of the culture solution 120 having a higher concentration than that of a general hydroponics culture solution requires that the plant P is not in direct contact with the culture solution 120 as described above, but through the semipermeable membrane 140. Because there is.

保定資材130は、植物Pの茎を保定して植物Pの安定を維持するとともに、水分を含んで植物Pの乾燥を防止する機能を有する。また、保定資材130を通じて空気中の酸素が植物Pに供給される。したがって、保定資材130の材料としては、貧栄養状態であり、高い保水性および高い通気性を有する材料、例えば、パーライト、バーミキュライト、もしくはこれらの混合体、または高分子ゲルを用いることが好ましい。   The retaining material 130 retains the stem of the plant P to maintain the stability of the plant P, and has a function of containing moisture to prevent the plant P from drying. Further, oxygen in the air is supplied to the plant P through the retaining material 130. Therefore, as the material of the retaining material 130, it is preferable to use a material that is in a poor nutritional state and has high water retention and high air permeability, such as perlite, vermiculite, or a mixture thereof, or a polymer gel.

半透膜140は、培養液120および保定資材130に面しており、培養液120のうち、特定の養分を選択的に透過する。半透膜140は、植物Pの生育に必要な水や無機栄養のような低分子化合物は通すが、タンパク質や多糖類のような高分子化合物は通さない性質を有する。可溶性の低分子化合物を透過する性質は、植物Pの生育に都合がよく、半透膜140を用いて栽培することにより、培養液120中の養分および水分は、半透膜140を透過して、植物Pのある保定資材130の側に浸透する。半透膜140の材料としては、例えば、セルロース膜やセロファン膜、コロジオン膜など、様々な材料を用いることができるが、その適性は、栽培する植物Pまたは培養液120の組成によって異なる。半透膜140は、上記のようにシート状に加工され、栽培容器110の開口とほぼ同一の形状を有する。   The semipermeable membrane 140 faces the culture solution 120 and the retaining material 130 and selectively permeates specific nutrients in the culture solution 120. The semipermeable membrane 140 has a property of passing low-molecular compounds such as water and inorganic nutrients necessary for the growth of the plant P but not high-molecular compounds such as proteins and polysaccharides. The property of permeating soluble low molecular weight compounds is convenient for the growth of the plant P. By cultivating using the semipermeable membrane 140, the nutrients and moisture in the culture solution 120 permeate the semipermeable membrane 140. Osmose | permeates the retaining material 130 side with the plant P. As a material of the semipermeable membrane 140, for example, various materials such as a cellulose membrane, a cellophane membrane, and a collodion membrane can be used, but the suitability varies depending on the composition of the plant P or the culture solution 120 to be cultivated. The semipermeable membrane 140 is processed into a sheet shape as described above, and has substantially the same shape as the opening of the cultivation container 110.

ここで、植物Pには半透膜140を介して養分が供給されるが、植物Pの根は、培養液120に浸っていない状態にあることが重要である。なぜなら、この状態により、根に供給される養分の制御能力が増大するとともに、根が培養液120に浸ることによる植物Pへの酸素供給量の不足が発生しないからである。   Here, although nutrients are supplied to the plant P through the semipermeable membrane 140, it is important that the root of the plant P is not immersed in the culture solution 120. This is because, in this state, the ability to control nutrients supplied to the roots is increased, and a shortage of oxygen supply to the plant P due to the roots being immersed in the culture solution 120 does not occur.

クリップ150は、保定資材130および半透膜140を栽培容器110に固定する機能を有する。   The clip 150 has a function of fixing the retaining material 130 and the semipermeable membrane 140 to the cultivation container 110.

次に、上記の構成を有する植物栽培装置100を用いて植物の栽培を行う手順について、図3の作業工程図を用いて説明する。   Next, a procedure for cultivating a plant using the plant cultivation apparatus 100 having the above-described configuration will be described with reference to a work process diagram of FIG.

まず、ステップS1000では、植物栽培装置100のセッティングを行う。具体的には、栽培容器110に培養液120を注入した後、順に半透膜140および保定資材130をそれぞれ配置する。   First, in step S1000, the plant cultivation apparatus 100 is set. Specifically, after injecting the culture solution 120 into the cultivation container 110, the semipermeable membrane 140 and the retaining material 130 are sequentially arranged.

そして、ステップS1100では、栽培する植物Pの種子の播種を行う。具体的には、まず、栽培する植物Pの種子の表面を洗浄・殺菌する。洗浄・殺菌は、例えば、エタノールを用いて入念に行うことが好ましい。次に、洗浄・殺菌した種子を水または養分が溶解した水溶液に浸して催芽させる。次に、催芽した種子を保定資材130の中に埋める。   In step S1100, seeds of the plant P to be cultivated are seeded. Specifically, first, the surface of the seed of the plant P to be cultivated is washed and sterilized. Cleaning and sterilization is preferably performed carefully using, for example, ethanol. Next, the washed and sterilized seed is immersed in water or an aqueous solution in which nutrients are dissolved to germinate. Next, the germinated seeds are buried in the retaining material 130.

なお、催芽処理は、必ずしも必要な作業ではなく、洗浄・殺菌した種子を、直接、保定資材130の中に埋めるようにしてもよい。   The germination treatment is not necessarily a necessary operation, and the washed and sterilized seeds may be directly buried in the retaining material 130.

そして、ステップS1200では、播種した種子を、培養液120の濃度を制御しながら栽培する。   In step S1200, the sown seed is cultivated while controlling the concentration of the culture solution 120.

ここで、培養液120の養分濃度を制御する基本パターンについて、図4(A)〜図4(C)を用いて説明する。   Here, the basic pattern for controlling the nutrient concentration of the culture solution 120 will be described with reference to FIGS. 4 (A) to 4 (C).

図4(A)は、培養液の養分濃度を制御する基本パターンの一例を示す図、図4(B)は、培養液の養分濃度を制御する基本パターンの他の例を示す図、図4(C)は、培養液の養分濃度を制御する基本パターンのさらに他の例を示す図である。   4A shows an example of a basic pattern for controlling the nutrient concentration of the culture solution, FIG. 4B shows another example of the basic pattern for controlling the nutrient concentration of the culture solution, and FIG. (C) is a figure which shows the further another example of the basic pattern which controls the nutrient concentration of a culture solution.

植物Pは、栽培期間中は、培養液120から養分を吸収して生長するため、培養液120の養分濃度は、時間とともに低下する(図4(A)参照)。したがって、培養液120の養分濃度を所定の値に維持するためには、継続的に、培養液120に養分を補充することが必要になる(図4(B)参照)。さらに、培養液120の養分濃度を大幅に変化させるためには、培養液120そのものを改変することが必要になる(図4(C)参照)。培養液120の改変は、培養液の成分をその場で調整することにより、または、すでに成分調整された培養液に取り替えることにより行われる。すなわち、図4(A)の基本制御パターンは、養分の補充を行わない場合であり、図4(B)の基本制御パターンは、養分の補充を行う場合であり、図4(C)の基本制御パターンは、培養液を改変する場合である。   Since the plant P grows by absorbing nutrients from the culture solution 120 during the cultivation period, the nutrient concentration of the culture solution 120 decreases with time (see FIG. 4A). Therefore, in order to maintain the nutrient concentration of the culture solution 120 at a predetermined value, it is necessary to continuously replenish the nutrient solution to the culture solution 120 (see FIG. 4B). Furthermore, in order to significantly change the nutrient concentration of the culture solution 120, it is necessary to modify the culture solution 120 itself (see FIG. 4C). The culture medium 120 is modified by adjusting the components of the culture medium in situ or by replacing the culture medium with the components already adjusted. That is, the basic control pattern of FIG. 4 (A) is a case where no nutrient is replenished, and the basic control pattern of FIG. 4 (B) is a case where nutrient is replenished, and the basic control pattern of FIG. The control pattern is when the culture solution is modified.

本実施の形態では、図4(A)〜図4(C)の基本制御パターンを組み合わせることにより、例えば、栽培開始後、一定期間の育苗の後に、植物Pに供給する培養液120の養分濃度を一時的に低下させる制御を行う。   In the present embodiment, by combining the basic control patterns of FIGS. 4A to 4C, for example, the nutrient concentration of the culture solution 120 supplied to the plant P after the start of cultivation and after raising seedlings for a certain period of time. Control to temporarily reduce the.

図5(A)〜図5(D)は、それぞれ、図4(A)〜図4(C)の基本制御パターンを組み合わせた栽培制御方法の一例を示す図である。なお、どの栽培制御方法を採用するかは、例えば、用途に応じて決定される。   FIGS. 5A to 5D are diagrams illustrating examples of the cultivation control method in which the basic control patterns of FIGS. 4A to 4C are combined. In addition, which cultivation control method is adopted is determined according to a use, for example.

図5(A)の栽培制御方法では、一定期間の育苗の後に、一時的に、培養液120を、養分濃度が低い他の培養液に改変する。また、図5(B)の栽培制御方法では、一定期間の育苗の後に、一時的に、培養液120への養分の補充を停止する。また、図5(C)の栽培制御方法では、一定期間の育苗の後に、一時的に、培養液120への養分の補充を停止し、さらに、当該停止期間経過後に、一時的に、培養液120を、養分濃度が低い他の培養液に改変する。また、図5(D)の栽培制御方法では、一定期間の育苗の後に、一時的に、培養液120を、養分濃度が低い他の培養液に改変し、さらに、当該改変期間経過後に、一時的に、培養液120への養分の補充を停止する。   In the cultivation control method of FIG. 5 (A), the culture solution 120 is temporarily changed to another culture solution with a low nutrient concentration after a certain period of seedling raising. Moreover, in the cultivation control method of FIG. 5 (B), supplementation of the nutrient to the culture solution 120 is stopped temporarily after the seedling raising for a fixed period. Moreover, in the cultivation control method of FIG.5 (C), the supplementation of the nutrient to the culture solution 120 is stopped temporarily after the seedling raising for a fixed period, and also after the said stop period progresses, the culture solution temporarily. 120 is modified to another culture medium having a low nutrient concentration. Moreover, in the cultivation control method of FIG.5 (D), after raising the seedling of a fixed period, the culture solution 120 is changed temporarily to the other culture solution with a low nutrient concentration, and also after the said change period progress, Thus, supplementation of nutrients to the culture solution 120 is stopped.

ここで、育苗期間の培養液120の濃度は、一般の水耕栽培に用いる標準培養液の4〜5倍程度の濃度であることが好ましく、濃度を低下させた培養液120の濃度は、一般の水耕栽培に用いる標準培養液の1/5〜1/10倍程度の濃度であることが好ましい。   Here, the concentration of the culture solution 120 during the seedling period is preferably about 4 to 5 times the concentration of the standard culture solution used for general hydroponics, and the concentration of the culture solution 120 with the reduced concentration is generally The concentration is preferably about 1/5 to 1/10 times the standard culture solution used for hydroponics.

また、上記一定期間は、植物によって異なる。例えば、トマトの場合、上記一定期間は、2週間から3週間程度である。   Moreover, the said fixed period changes with plants. For example, in the case of tomato, the certain period is about 2 to 3 weeks.

なお、培養液120の濃度の制御は、栽培容器110内の培養液120の量を増減すること、または、培養液120の交換回数を増減することによっても達成される。   In addition, control of the density | concentration of the culture solution 120 is achieved also by increasing / decreasing the quantity of the culture solution 120 in the cultivation container 110, or increasing / decreasing the frequency | count of replacement | exchange of the culture solution 120. FIG.

また、培養液の改変方法としては、上記のように培養液の養分濃度を低くすることに限定されるわけではなく、培養液120の養分濃度を高くする必要が生じた場合には、培養液120を、養分濃度が高い他の培養液に改変することも可能である。   Further, the method for modifying the culture solution is not limited to lowering the nutrient concentration of the culture solution as described above, and if it is necessary to increase the nutrient concentration of the culture solution 120, the culture solution It is also possible to modify 120 to another culture solution with a high nutrient concentration.

ここで、図1に示す植物栽培装置100の変形例について説明する。   Here, the modification of the plant cultivation apparatus 100 shown in FIG. 1 is demonstrated.

図6は、図1に示す植物栽培装置100の一変形例を示す図である。なお、図1に植物栽培装置100と同じ構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 6 is a diagram showing a modification of the plant cultivation apparatus 100 shown in FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the plant cultivation apparatus 100 in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.

図6に示す植物栽培装置200は、栽培容器210、培養液120、保定資材130、および半透膜220に加えて、おもり230、固定部材240および保持部材250を有する。この植物栽培装置200は、チューブ状に加工された半透膜220の中に植物の保定資材130および苗または種子を設置し、おもり230をつけたものである。本明細書では、このタイプの植物栽培装置200を「チューブ型」と呼ぶことにする。チューブ型植物栽培装置200は、根が主として鉛直方向に生長する植物の栽培に適している。   A plant cultivation apparatus 200 shown in FIG. 6 includes a weight 230, a fixing member 240, and a holding member 250 in addition to the cultivation container 210, the culture solution 120, the retaining material 130, and the semipermeable membrane 220. In this plant cultivation apparatus 200, a plant retaining material 130 and seedlings or seeds are installed in a semipermeable membrane 220 processed into a tube shape, and a weight 230 is attached. In this specification, this type of plant cultivation apparatus 200 is referred to as a “tube type”. The tube-type plant cultivation apparatus 200 is suitable for cultivation of plants whose roots grow mainly in the vertical direction.

栽培容器210は、植物P、培養液120、保定資材130、半透膜220、おもり230、固定部材240および保持部材250を収容する。これらを収容した状態において、半透膜220の外側には培養液120が配置され、半透膜220の内側には植物Pおよび保定資材130が配置される。すなわち、植物Pの種または苗は、半透膜220の上部に移植される。このため、植物栽培装置200においても、植物Pの存在する部位が培養液120から切り離されている。栽培容器210の材料は、培養液120の漏れを防止できる材料であれば、どのようなものでもよい。   The cultivation container 210 contains the plant P, the culture solution 120, the retaining material 130, the semipermeable membrane 220, the weight 230, the fixing member 240, and the holding member 250. In a state in which these are accommodated, the culture solution 120 is disposed outside the semipermeable membrane 220, and the plant P and the retaining material 130 are disposed inside the semipermeable membrane 220. That is, the seeds or seedlings of the plant P are transplanted on the semipermeable membrane 220. For this reason, also in the plant cultivation apparatus 200, the site | part in which the plant P exists is cut away from the culture solution 120. As long as the material of the cultivation container 210 is a material which can prevent the leakage of the culture solution 120, what kind of thing may be sufficient as it.

半透膜220は、保定資材130を収容した状態で、培養液120中に浮かんでおり、培養液120のうち、特定の養分を選択的に透過する。半透膜220の性質および材料は、半透膜140と同様である。   The semipermeable membrane 220 floats in the culture solution 120 in a state where the retaining material 130 is accommodated, and selectively permeates specific nutrients in the culture solution 120. The properties and materials of the semipermeable membrane 220 are the same as those of the semipermeable membrane 140.

おもり230は、保定資材130および半透膜220の向きを安定化させる機能を有する。おもり230の材料としては、培養液120の中に沈む物質であればどのようなものでもよく、例えば、石を用いる。   The weight 230 has a function of stabilizing the orientation of the retaining material 130 and the semipermeable membrane 220. The material of the weight 230 may be any material as long as it sinks into the culture solution 120. For example, stone is used.

固定部材240は、半透膜220を固定し、培養液120中で、半透膜220の形状が崩れるのを防止する機能を有する。固定部材240の材料としては、例えば、プラスチックを用いる。   The fixing member 240 has a function of fixing the semipermeable membrane 220 and preventing the shape of the semipermeable membrane 220 from being broken in the culture solution 120. As a material of the fixing member 240, for example, plastic is used.

保持部材250は、栽培容器210の壁面に密着固定され、固定部材240を保持することにより、保定資材130および半透膜220に、培養液120中に浮かぶための浮力を与える機能を有する。   The holding member 250 is closely fixed to the wall surface of the cultivation container 210 and has a function of giving the retaining material 130 and the semipermeable membrane 220 buoyancy for floating in the culture solution 120 by holding the fixing member 240.

この植物栽培装置200の構成によっても、本発明の特徴である、培養液120の濃度の制御を行うことができるため、根毛の生長を促進した植物の栽培を実現することができる。   Also with the configuration of the plant cultivation apparatus 200, the concentration of the culture solution 120, which is a feature of the present invention, can be controlled, so that plant cultivation that promotes root hair growth can be realized.

このように、本実施の形態では、植物の根圏に供給される養分の量を制御することができるため、様々な植物の栽培に適用することが考えられる。   Thus, in this Embodiment, since the quantity of the nutrient supplied to the rhizosphere of a plant can be controlled, applying to cultivation of various plants can be considered.

以下、本実施の形態における用途別の栽培制御方法について、図7〜図11を用いて具体的に説明する。   Hereinafter, the cultivation control method according to use in this Embodiment is concretely demonstrated using FIGS.

図7は、標準的な作物を栽培する場合における時間と養分の濃度との関係を示す図である。図8は、収穫前に養分集積して栽培する場合における時間と養分の濃度との関係を示す図である。図9は、植物内の硝酸濃度を減少させて栽培する場合における時間と養分の濃度との関係を示す図である。図10は、植物を廃液や下水汚泥に導入して浄化する場合における時間と養分の濃度との関係を示す図である。図11は、リン欠乏を誘導して有用物質を生産する場合における時間と養分の関係を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between time and nutrient concentration when cultivating a standard crop. FIG. 8 is a diagram showing a relationship between time and nutrient concentration when nutrients are accumulated and cultivated before harvesting. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between time and nutrient concentration when cultivating by reducing the nitric acid concentration in the plant. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between time and nutrient concentration when a plant is purified by introducing it into waste liquid or sewage sludge. FIG. 11 is a diagram showing the relationship between time and nutrients when producing a useful substance by inducing phosphorus deficiency.

(標準的な作物の栽培)
標準的な作物(例えば、野菜や花卉等)は、培養液を適宜交換し、または、作物に吸収された養分を培養液に供給する。すなわち、作物に供給する養分濃度を所定の値に維持して栽培する(図7参照)。
(Standard crop cultivation)
For standard crops (for example, vegetables, flower buds, etc.), the culture solution is appropriately replaced, or nutrients absorbed by the crop are supplied to the culture solution. That is, cultivation is performed while maintaining the nutrient concentration supplied to the crop at a predetermined value (see FIG. 7).

(収穫前に養分集積をする栽培)
マメ科の作物のマメにタンパク質を集積させるために、窒素を多く吸収させる場合には、一定期間の育苗の後、一時的に、培養液の養分濃度を低下させることによって根毛量を増大させ、その後、培養液の養分濃度を増加させて栽培する(図8参照)。
(Cultivation to accumulate nutrients before harvesting)
In order to accumulate protein in legumes of leguminous crops, if a large amount of nitrogen is absorbed, after raising seedlings for a certain period, temporarily increase the amount of root hair by lowering the nutrient concentration of the culture solution, Then, the nutrient concentration of the culture solution is increased and cultivated (see FIG. 8).

(植物内の硝酸濃度の減少)
葉菜類(例えば、ホウレンソウやキャベツ等)は、植物内に蓄積する硝酸濃度が高いため、健康被害をもたらすおそれがあることが指摘されている。そこで、当該硝酸濃度を減少させるため、収穫前の一定期間において、培養液から硝酸塩を除去し、アンモニウム塩に置き換えて栽培することにより、植物体の硝酸の吸収を抑制する(図9参照)。
(Reduction of nitrate concentration in plants)
It has been pointed out that leafy vegetables (for example, spinach and cabbage) have a high concentration of nitric acid accumulated in plants, which may cause health damage. Therefore, in order to reduce the concentration of nitric acid, the nitrate is removed from the culture medium and replaced with ammonium salt for a certain period before harvesting, thereby suppressing the absorption of nitric acid in the plant body (see FIG. 9).

(水質改善)
本発明者は、さらなる研究により、植物の根毛において、酸性ホスファターゼの活性が高いという現象を見出した。したがって、植物の根毛の発達を促進することにより、酸性ホスファターゼの活性のさらなる向上が可能になることを見出した。
(Water quality improvement)
Through further research, the present inventor has found a phenomenon in which the activity of acid phosphatase is high in the root hairs of plants. Accordingly, it has been found that the activity of acid phosphatase can be further improved by promoting the development of plant root hairs.

根分泌性酸性ホスファターゼは、有機態リン酸を無機リン酸に分解するという特性を有する。そこで、本発明により根毛の発達を促進した植物を、有機態リン酸を含有する廃液や下水汚泥等に導入して、有機態リン酸を無機リン酸に分解させ、無機リン酸を植物に吸収させることにより、植物に養分を摂取させるとともに、当該廃液や下水汚泥等を浄化する(図10参照)。   Root secretory acid phosphatase has the property of degrading organic phosphates into inorganic phosphates. Therefore, the plant that promoted the development of root hair according to the present invention is introduced into waste liquid containing organic phosphoric acid or sewage sludge, etc., and organic phosphoric acid is decomposed into inorganic phosphoric acid, and the inorganic phosphoric acid is absorbed into the plant. As a result, the plant is ingested with nutrients and the waste liquid and sewage sludge are purified (see FIG. 10).

(リン欠乏誘導により有用物質の生産)
遺伝子組み換えにより、リン欠乏で誘導されるプロモータを有用物質生産遺伝子の上流につないだ植物を生産し、当該遺伝子が生産する有用物質を多量に生産する。具体的には、一定期間、標準的な培養液の濃度で栽培した後、リンを減らした培養液に改変することにより、遺伝子発現を誘導して有用物質の生産を行う。この用途においては、閉鎖系栽培が可能であるため、組み換えた遺伝子の拡散を防ぐことができる(図11参照)。
(Production of useful substances by inducing phosphorus deficiency)
By gene recombination, a plant in which a promoter induced by phosphorus deficiency is linked upstream of a useful substance-producing gene is produced, and a large amount of useful substance produced by the gene is produced. Specifically, after cultivating at a standard culture solution concentration for a certain period of time, by changing to a culture solution with reduced phosphorus, gene expression is induced to produce a useful substance. In this application, since closed cultivation is possible, it is possible to prevent the spread of the recombinant gene (see FIG. 11).

このように、本実施の形態によれば、一定期間の育苗の後に、植物に供給する培養液の養分を一時的に低下させる制御を行って植物の根毛の発達を促進するため、水耕栽培でありながら、植物の生長に必要な養分の投入量を大幅に低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, hydroponics is performed in order to promote the development of the root hair of the plant by performing control to temporarily reduce the nutrient content of the culture solution supplied to the plant after raising the seedling for a certain period. However, the amount of nutrients required for plant growth can be greatly reduced.

なお、本発明は、上記の用途の他にも、高付加価値植物(有用物質や薬効成分を産生)、遺伝子組み換えやウイルス感染によって付加価値が高められた植物の栽培にも適用できる。すなわち、植物生産、および、植物生産に伴う有用物質や薬効成分の生産への適用が期待される。   In addition to the above uses, the present invention can also be applied to the cultivation of high value-added plants (producing useful substances and medicinal ingredients) and plants whose value is increased by genetic recombination or virus infection. That is, application to plant production and production of useful substances and medicinal components accompanying plant production is expected.

本発明者は、本発明の効果を実証するために詳細な実験を行った。以下では、その実験結果について説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定して解釈されるものではない。   The inventor conducted detailed experiments in order to demonstrate the effects of the present invention. Below, the experimental result is demonstrated. In addition, this invention is limited to a following example and is not interpreted.

以下の実施例で用いた実験器具は、特に示した場合を除き、以下の通りである。
<栽培植物>
ルーピン(Lupinus albusL. cv. Kievskij Mutant)、トマト(Lycopersicon esculentum Mill cv. Momotarou(品種:桃太郎))
<トレイ型栽培装置に用いた栽培容器>
ポリプロピレン製4リットル容バット
<チューブ型栽培装置に用いた栽培容器>
ポリプロピレン製バケツ、13リットル容
<培養液>
図2に示す培養液の5倍濃度の培養液
<トレイ型栽培装置に用いた半透膜>
ポリビニルアルコールフィルム#2500 日本合成化学工業製
<チューブ型栽培装置に用いた半透膜>
Dialysis Membrane (セルロース性透析チューブ、分画分子サイズ:12000−14000、厚さ:0.0203nm、平均ポアサイズ:2.5nm) 和光純薬製
<パーライト>
ネニサンソ 三井金属鉱業製
<バーミキュライト>
バーミキュライト 昭和バーミキュライト(株)製
<光学顕微鏡>
BH−2 オリンパス製
<包理材>
OCT compound
<無蛍光スライドガラス>
Histobond (MarienfeldGmbH, Lauda-konigshofen, Germany)
<冷却器>
Cicrom HM500M; MicromInternational GmbH, Walldorf, Germany
<基質溶液>
75 mM Tris-Malate buffer (pH 4.3)
<フィルタ>
Excitation 360 nm, emission 450 nm
<蛍光顕微鏡>
Axiovert 200M; Carl Zeiss; Oberkochen, Gemany
The experimental instruments used in the following examples are as follows unless otherwise specified.
<Cultivated plant>
Lupine (Lupinus albusL. Cv. Kievskij Mutant), tomato (Lycopersicon esculentum Mill cv. Momotarou (variety: Momotaro))
<Cultivation container used for tray type cultivation device>
Polypropylene 4 liter vat <Cultivation container used for tube type cultivation equipment>
Polypropylene bucket, 13 liter <culture medium>
Culture solution 5 times the concentration of the culture solution shown in FIG. 2 <Semipermeable membrane used in tray type cultivation apparatus>
Polyvinyl alcohol film # 2500 manufactured by Nippon Synthetic Chemical Industry <Semipermeable membrane used in tube-type cultivation equipment>
Dialysis Membrane (Cellulosic dialysis tube, molecular size cut off: 12000-14000, thickness: 0.0203 nm, average pore size: 2.5 nm) Wako Pure Chemicals <Perlite>
Nenisanso Mitsui Mining & Mining <Vermiculite>
Vermiculite Showa Vermiculite Co., Ltd. <Optical Microscope>
BH-2 Olympus <embedding material>
OCT compound
<Non-fluorescent glass slide>
Histobond (MarienfeldGmbH, Lauda-konigshofen, Germany)
<Cooler>
Cicrom HM500M; MicromInternational GmbH, Walldorf, Germany
<Substrate solution>
75 mM Tris-Malate buffer (pH 4.3)
<Filter>
Excitation 360 nm, emission 450 nm
<Fluorescence microscope>
Axiovert 200M; Carl Zeiss; Oberkochen, Gemany

以下の実施例においては、栽培前の播種処理として、以下の処理を行った。なお、「栽培期間」とは、播種処理後の種子を保定資材の中に埋めてから経過した期間のことをいう。
<ルーピンの播種処理>
ルーピンの種子の表面を、70%のエタノールで洗浄した後、5倍に希釈した次亜塩素酸で殺菌した。殺菌後の種子を、緩やかに流し続けた水道水中に浸し(48時間)、催芽処理を行った。
<トマトの播種処理>
トマトの種子の表面を、70%のエタノールおよび水道水で洗浄した。
In the following Examples, the following processes were performed as a seeding process before cultivation. The “cultivation period” refers to a period that has elapsed since the seeds after the sowing treatment were buried in the retaining material.
<Loopin sowing treatment>
The surface of the lupine seed was washed with 70% ethanol and then sterilized with hypochlorous acid diluted 5-fold. The sterilized seeds were immersed in tap water that continued to flow gently (48 hours), and a germination treatment was performed.
<Seeding process of tomato>
The surface of the tomato seeds was washed with 70% ethanol and tap water.

また、トレイ型栽培装置で培養する場合には、保定資材の乾燥を防止するために、保定資材の上に、苗が育つ部分に切れ目の入ったマルチ用ビニールシートを被せた。また、根が半透膜に到達して、半透膜から十分な量の水分を得ることができるようになるまで、霧吹きを用いて、保定資材の水分を補給した。特に、トマトの栽培時には、発芽までの間、種子の湿度を保ち、乾燥から守るために、保定資材の上に、トレイ型栽培装置全体を覆うように、サランラップ(旭化成製)を被せた。このとき、サランラップと保定資材との間に、3〜5cm程度の苗が育ちうる空間を作った。   Moreover, when culture | cultivating with a tray type cultivation apparatus, in order to prevent drying of a retaining material, the vinyl sheet | seat for a cut | notched cut was covered on the part which a seedling grows on the retaining material. Moreover, the water | moisture content of the retaining material was replenished using the spray until the root reached the semipermeable membrane and a sufficient amount of moisture could be obtained from the semipermeable membrane. In particular, during tomato cultivation, Saran wrap (manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) was placed on the retaining material so as to cover the entire tray-type cultivation apparatus in order to keep the humidity of the seed until germination and to protect it from drying. At this time, a space in which a seedling of about 3 to 5 cm can grow was formed between the Saran wrap and the retaining material.

(実施例1)
実施例1では、チューブ型栽培装置で栽培したルーピンの根毛と通常の水耕栽培で栽培したルーピンの根毛とを比較し、根毛形成の違いを観察した。
Example 1
In Example 1, the root hair of lupine cultivated with a tube-type cultivation apparatus was compared with the root hair of lupine cultivated by normal hydroponics, and the difference in root hair formation was observed.

具体的には、まず、チューブ型栽培装置で10日間の栽培をしたルーピンを、根を傷付けないように取り出し、脱塩水で洗浄した後、根と地上部とを分離した。そして、根の重さ、および、地上部の重さをそれぞれ測定し、地上部の重さに対する根の重さの比(根の重さ/地上部の重さ)を求めた。なお、本実施例においては、リンを含む(+P)培養液およびリンを含まない(−P)培養液で栽培した場合のそれぞれについて、実験を行った。   Specifically, first, a lupine cultivated for 10 days with a tube-type cultivation apparatus was taken out without damaging the root, washed with demineralized water, and then the root and the above-ground part were separated. Then, the weight of the root and the weight of the above-ground part were measured, respectively, and the ratio of the weight of the root to the weight of the above-ground part (root weight / weight of the above-ground part) was obtained. In this example, an experiment was conducted for each of cases where cultivation was performed using a (+ P) culture solution containing phosphorus and a (−P) culture solution not containing phosphorus.

図12は、水耕栽培で栽培したルーピンの(根の重さ/地上部の重さ)と実施例1で栽培したルーピンの(根の重さ/地上部の重さ)との比較を示す図である。   FIG. 12 shows a comparison between the lupine (root weight / ground weight) grown in hydroponics and the lupine (root weight / ground weight) cultivated in Example 1. FIG.

図12より、本実施例で栽培したルーピンは、水耕栽培で栽培したルーピンに比して、相対的に、根の重さが大きいことが分かる。また、本実施例で栽培したルーピンについては、リン(+P)を含む培養液で培養した方が、リンを含まない(−P)培養液で栽培した方が、相対的に、根の重さが大きいことが分かる。   From FIG. 12, it can be seen that the lupine cultivated in this example has a relatively large root weight as compared with the lupine cultivated by hydroponics. Moreover, about the lupine cultivated in the present Example, the direction of cultivation with a culture solution containing phosphorus (+ P) and the direction of cultivation with a culture solution without phosphorus (-P) are relatively heavy. Can be seen to be large.

また、分離した根を80%のエタノールに浸して、4℃で保存(数時間から数日)した。保存した根を、0.05%のメチレンブルー水溶液に浸して染色し(5分)、水道水で洗浄した。そして、染色した根を光学顕微鏡で観察した。   Separated roots were immersed in 80% ethanol and stored at 4 ° C. (several hours to several days). The stored roots were stained by immersion in 0.05% aqueous methylene blue (5 minutes) and washed with tap water. The stained roots were observed with an optical microscope.

図13(A)は、水耕栽培で栽培したルーピンの根を示す光学顕微鏡写真(×50)であり、図13(B)は、実施例1で栽培したルーピンの根を示す光学顕微鏡写真(×50)である。   FIG. 13A is an optical micrograph (× 50) showing the roots of lupine cultivated by hydroponics, and FIG. 13B is an optical micrograph showing the roots of lupine cultivated in Example 1 ( × 50).

図13(A)および図13(B)より、本実施例で栽培したルーピンは、水耕栽培で栽培したルーピンに比して、根毛の発達が著しく促進されていることが分かる。   From FIG. 13 (A) and FIG. 13 (B), it can be seen that the lupine cultivated in this example has significantly accelerated root hair development as compared with the lupine cultivated by hydroponics.

(実施例2)
実施例2では、チューブ型栽培装置でトマトを栽培して、トマトおよびトマトの根を観察した。栽培期間は10日間で、保定資材には、パーライトとバーミキュライトを1:1の割合で混合したものを用いた。
(Example 2)
In Example 2, tomato was cultivated with a tube-type cultivation apparatus, and the tomato and tomato roots were observed. The cultivation period was 10 days, and the retaining material used was a mixture of pearlite and vermiculite at a ratio of 1: 1.

図14(A)は、実施例2で栽培したトマトを示す写真である。図14(B)は、図14(A)のトマトの根の様子を示す写真である。   FIG. 14 (A) is a photograph showing the tomatoes cultivated in Example 2. FIG. 14B is a photograph showing the state of the tomato root of FIG.

図14(A)および図14(B)より、栽培期間が10日間であるにもかかわらず、根毛の発達が促進されており、トマトが順調に生長していることが分かる。   From FIG. 14 (A) and FIG. 14 (B), it can be seen that, despite the cultivation period being 10 days, the development of root hairs is promoted and the tomatoes are growing smoothly.

(実施例3)
実施例3では、チューブ型栽培装置でルーピンを栽培して、ルーピンおよびルーピンの根を観察した。栽培期間は10日間で、保定資材には、パーライトとバーミキュライトを1:1の割合で混合したものを用いた。
(Example 3)
In Example 3, lupine was cultivated with a tube-type cultivation device, and lupine and lupine roots were observed. The cultivation period was 10 days, and the retaining material used was a mixture of pearlite and vermiculite at a ratio of 1: 1.

図15(A)は、実施例3で栽培したルーピンを示す写真である。図15(B)は、図15(A)のルーピンの根の様子を示す写真である。   FIG. 15A is a photograph showing the lupine cultivated in Example 3. FIG. 15B is a photograph showing the state of the root of the lupine in FIG.

図15(A)および図15(B)より、栽培期間が10日間であるにもかかわらず、根毛の発達が促進されており、ルーピンが順調に生長していることが分かる。   From FIG. 15 (A) and FIG. 15 (B), it can be seen that, even though the cultivation period is 10 days, the development of root hair is promoted, and the lupine is growing smoothly.

(実施例4)
実施例4では、トレイ型栽培装置でトマトを栽培して観察した。栽培期間は33日間で、保定資材には、パーライトを用いた。
Example 4
In Example 4, the tomato was grown and observed with a tray type cultivation apparatus. The cultivation period was 33 days, and perlite was used as the retaining material.

図16は、実施例4で栽培したトマトを示す写真である。   FIG. 16 is a photograph showing tomatoes grown in Example 4.

図16より、栽培期間が33日となり、トマトがさらに順調に生長していることが分かる。   From FIG. 16, it can be seen that the cultivation period is 33 days and the tomatoes are growing more smoothly.

(実施例5)
実施例5では、トレイ型栽培装置でトマトを栽培して観察した。栽培期間は37日間で、保定資材には、パーライトを用いた。なお、本実施例では、培養液の濃度を、図2に示す培養液を、それぞれ、0.2倍、1倍、5倍の濃度に調整した培養液を用いて実験を行った。
(Example 5)
In Example 5, the tomato was grown and observed with a tray type cultivation apparatus. The cultivation period was 37 days, and perlite was used as the retaining material. In this example, the experiment was conducted using a culture solution in which the concentration of the culture solution shown in FIG. 2 was adjusted to 0.2, 1, and 5 times, respectively.

図17(A)は、実施例5で図2に示す培養液の0.2倍の濃度の培養液で栽培したトマトを示す写真である。図17(B)は、実施例5で図2に示す培養液の1倍の濃度の培養液で栽培したトマトを示す写真である。図17(C)は、実施例5で図2に示す培養液の5倍の濃度の培養液で栽培したトマトを示す写真である。   FIG. 17A is a photograph showing tomatoes grown in a culture solution having a concentration 0.2 times that of the culture solution shown in FIG. FIG. 17 (B) is a photograph showing tomatoes grown in a culture solution having a concentration one time that of the culture solution shown in FIG. FIG. 17C is a photograph showing tomatoes grown in a culture solution having a concentration five times that of the culture solution shown in FIG.

図17(A)〜図17(C)より、本発明においては、一般の水耕栽培に用いられる培養液の組成の0.2〜5倍以内の培養液濃度の範囲であれば、濃度が高い培養液で栽培するほど、トマトは、良好な生長を示すことが分かった。   From FIG. 17 (A)-FIG. 17 (C), in this invention, if it is the range of the culture solution concentration within 0.2-5 times the composition of the culture solution used for general hydroponics, a density | concentration will be. It was found that the tomato grows better as it is cultivated in a higher culture solution.

(実施例6)
実施例6では、水耕栽培で3週間、リン欠乏状態で栽培したルーピンの3次根を用いて、酸性ホスファターゼの活性染色を行い、植物の自家蛍光と比較することにより、根毛部分における酸性ホスファターゼの活性を観察した。
(Example 6)
In Example 6, acid phosphatase activity dyeing was performed using a tertiary root of lupine cultivated in a phosphorus-deficient state for 3 weeks in hydroponics, and compared with the autofluorescence of the plant, thereby acid phosphatase in the root hair part. The activity of was observed.

具体的には、まず、栽培後のルーピンの水分を紙タオルで除去し、ルーピンの3次根を、包埋材を用いて−20℃に冷却して包理した。次に、包理した3次根を、冷却器を用いて、50μmの厚さに切断した。切断した根の切片は、無蛍光スライドガラスの上に載せた。   Specifically, first, the moisture of the lupine after cultivation was removed with a paper towel, and the tertiary root of the lupine was cooled to −20 ° C. using an embedding material and embedded. Next, the embedded tertiary root was cut into a thickness of 50 μm using a cooler. The cut root section was placed on a non-fluorescent glass slide.

また、活性染色は、ELF97 phosphate(Invitrogen, Carlsbad, CA, USA)を用いて行った。1mL ELF97 phosphateは、25μMになるように基質溶液で希釈した。次に、希釈した基質溶液を、30〜50μL切片上に滴下して、暗所に10〜20分おいた。次に、インキュベーションを行い、基質溶液をピペットで除去し、等量の基質溶液を滴下して除去することを3回繰り返して未反応の基質を洗い流した。また、ネガティブコントロールとして、基質溶液の代わりに基質溶液を滴下した切片を用いて同様の操作を行った。   In addition, activity staining was performed using ELF97 phosphate (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). 1 mL ELF97 phosphate was diluted with a substrate solution to 25 μM. Next, the diluted substrate solution was dropped on a 30-50 μL section and placed in the dark for 10-20 minutes. Next, incubation was carried out, the substrate solution was removed with a pipette, and an unreacted substrate was washed away by repeating the removal of an equal amount of the substrate solution dropwise three times. As a negative control, the same operation was performed using a section in which the substrate solution was dropped instead of the substrate solution.

そして、洗浄した切片に、基質溶液を50μL滴下した後、カバーガラスをかけ、フィルタが入った蛍光顕微鏡を用いて検鏡し、phosphatase活性により、生成したELF97分解産物を可視化することで、酸性ホスファターゼの活性を検出した。   Then, 50 μL of the substrate solution is dropped on the washed section, and then a cover glass is applied. The sample is examined using a fluorescence microscope containing a filter, and the generated ELF97 degradation product is visualized by phosphatase activity. Activity was detected.

図18(A)は、実施例6で栽培したルーピンの根における酸性ホスファターゼの活性を示す顕微鏡写真(×200)である。図18(B)は、ルーピンの根における自家蛍光を示す顕微鏡写真(×200)である。図18(C)は、図18(A)のルーピンの根の断面における酸性ホスファターゼの活性を示す顕微鏡写真(×200)である。図18(D)は、図18(B)のルーピンの根の断面における自家蛍光を示す顕微鏡写真(×200)である。なお、酸性ホスファターゼの活性は緑色の蛍光で示される。   FIG. 18 (A) is a photomicrograph (× 200) showing the activity of acid phosphatase in the roots of lupine cultivated in Example 6. FIG. 18B is a photomicrograph (× 200) showing autofluorescence at the root of the lupine. FIG. 18 (C) is a photomicrograph (× 200) showing the activity of acid phosphatase in the cross section of the lupine root of FIG. 18 (A). FIG. 18D is a photomicrograph (× 200) showing autofluorescence in the cross section of the root of the lupine in FIG. In addition, the activity of acid phosphatase is shown by green fluorescence.

図18(A)〜図18(D)より、リン欠乏状態で栽培したルーピンの根は、通常のルーピンの根と比較して、酸性ホスファターゼの活性が高いことが分かる。また、酸性ホスファターゼの活性自体は根全体に存在するが、根毛で極めて高い活性を有していることが分かる。   18A to 18D show that the roots of lupine cultivated in a phosphorus-deficient state have higher activity of acid phosphatase than the roots of normal lupine. Moreover, although the activity of acid phosphatase itself exists in the whole root, it turns out that it has very high activity with a root hair.

本発明に係る植物栽培方法および植物栽培装置は、水耕栽培でありながら、植物の生長に必要な養分の投入量を大幅に低減することができる効果を有し、植物栽培方法および植物栽培装置として有用である。   The plant cultivation method and plant cultivation apparatus according to the present invention have the effect of significantly reducing the amount of nutrients required for plant growth while being hydroponically cultivated. Useful as.

本発明の一実施の形態に係る植物栽培装置の全体構成を示す図The figure which shows the whole structure of the plant cultivation apparatus which concerns on one embodiment of this invention. 一般の水耕栽培に用いられる培養液の組成を示す図The figure which shows the composition of the culture solution used for general hydroponics 本発明の一実施の形態に係る植物の栽培手順を示す作業工程図The work process figure which shows the cultivation procedure of the plant which concerns on one embodiment of this invention (A)培養液の養分濃度を制御する基本パターンの一例を示す図、(B)培養液の養分濃度を制御する基本パターンの他の一例を示す図、(C)培養液の養分濃度を制御する基本パターンの他の一例を示す図(A) The figure which shows an example of the basic pattern which controls the nutrient concentration of a culture solution, (B) The figure which shows another example of the basic pattern which controls the nutrient concentration of a culture solution, (C) The nutrient concentration of a culture solution is controlled Showing another example of the basic pattern (A)培養液の濃度を制御した栽培の一例を示す図、(B)培養液の濃度を制御した栽培の他の一例を示す図、(C)培養液の濃度を制御した栽培の他の一例を示す図、(D)培養液の濃度を制御した栽培の他の一例を示す図(A) The figure which shows an example of the cultivation which controlled the density | concentration of the culture solution, (B) The figure which shows another example of the cultivation which controlled the density | concentration of the culture solution, (C) Other of the cultivation which controlled the density | concentration of the culture solution The figure which shows an example, (D) The figure which shows another example of cultivation which controlled the density | concentration of the culture solution 本発明の植物栽培装置の変形例の全体構成を示す図The figure which shows the whole structure of the modification of the plant cultivation apparatus of this invention. 標準的な作物を栽培する場合における時間と養分の濃度との関係を示す図Diagram showing the relationship between time and nutrient concentration when cultivating standard crops 収穫前に養分集積して栽培する場合における時間と養分の濃度との関係を示す図Diagram showing the relationship between time and nutrient concentration when nutrients are accumulated and harvested before harvesting 植物内の硝酸濃度を減少させて栽培する場合における時間と養分の濃度との関係を示す図The figure which shows the relationship between the time and the concentration of nutrients in the case of cultivating with decreasing nitrate concentration in plants 植物を廃液や下水汚泥に導入して浄化する場合における時間と養分の濃度との関係を示す図Diagram showing the relationship between time and nutrient concentration when a plant is purified by introducing it into waste liquid or sewage sludge リン欠乏を誘導して有用物質を生産する場合における時間と養分の関係を示す図Diagram showing the relationship between time and nutrients when producing useful substances by inducing phosphorus deficiency 水耕栽培で栽培したルーピンの(根の重さ/地上部の重さ)と実施例1で栽培したルーピンの(根の重さ/地上部の重さ)との比較を示す図The figure which shows the comparison with (the weight of a root / the weight of an above-ground part) of the lupine cultivated by hydroponics, and the (the weight of a root / the weight of an above-ground part) of the lupine cultivated in Example 1 (A)水耕栽培で栽培したルーピンの根を示す光学顕微鏡写真、(B)実施例1で栽培したルーピンの根を示す光学顕微鏡写真(A) Optical micrograph showing the roots of lupine cultivated by hydroponics, (B) Optical micrograph showing the roots of lupine cultivated in Example 1 (A)実施例2で栽培したトマトを示す写真、(B)図14(A)のトマトの根の様子を示す写真(A) A photograph showing the tomatoes grown in Example 2, (B) A photograph showing the state of the tomato roots in FIG. (A)実施例3で栽培したルーピンを示す写真、(B)図15(A)のルーピンの根の様子を示す写真(A) Photograph showing the lupine cultivated in Example 3, (B) Photograph showing the state of the root of the lupine in FIG. 15 (A) 実施例4で栽培したトマトを示す写真Photo showing the tomatoes grown in Example 4 (A)実施例5で図2に示す培養液の0.2倍の濃度の培養液で栽培したトマトを示す写真、(B)実施例5で図2に示す培養液の1倍の濃度の培養液で栽培したトマトを示す写真、(C)実施例5で図2に示す培養液の5倍の濃度の培養液で栽培したトマトを示す写真(A) A photograph showing tomatoes grown in a culture solution having a concentration 0.2 times that of the culture solution shown in FIG. 2 in Example 5, and (B) having a concentration one time that of the culture solution shown in FIG. A photograph showing tomatoes grown in a culture solution, (C) A photograph showing tomatoes grown in a culture solution having a concentration five times that of the culture solution shown in FIG. (A)実施例6で栽培したルーピンの根における酸性ホスファターゼの活性を示す顕微鏡写真、(B)ルーピンの根における自家蛍光を示す顕微鏡写真、(C)図18(A)のルーピンの根の断面における酸性ホスファターゼの活性を示す顕微鏡写真、(D)図18(B)のルーピンの根の断面における自家蛍光を示す顕微鏡写真(A) Micrograph showing the activity of acid phosphatase in the root of lupine cultivated in Example 6, (B) Micrograph showing autofluorescence in the root of lupine, (C) Cross section of lupine root in FIG. 18 (A) Photomicrograph showing the activity of acid phosphatase in, (D) Microphotograph showing autofluorescence in the cross section of the root of lupine in FIG. 18 (B)

符号の説明Explanation of symbols

100、200 植物栽培装置
110、210 栽培容器
120 培養液
130 保定資材
140、220 半透膜
150 クリップ
230 おもり
240 固定部材
250 保持部材
P 植物
100, 200 Plant cultivation device 110, 210 Cultivation container 120 Culture solution 130 Retaining material 140, 220 Semipermeable membrane 150 Clip 230 Weight 240 Fixing member 250 Holding member P Plant

Claims (9)

栽培すべき植物の養分を含む培養液を栽培植物の根圏に供給することにより、植物を栽培する植物栽培方法であって、
前記培養液に含まれる養分を選択的に透過する半透膜を用いて前記栽培植物の根圏に供給される養分の量を制御して、前記栽培植物の根毛の発達を促進させる、植物栽培方法。
A plant cultivation method for cultivating a plant by supplying a culture solution containing nutrients of the plant to be cultivated to the rhizosphere of the cultivated plant,
Plant cultivation in which the amount of nutrients supplied to the rhizosphere of the cultivated plant is controlled using a semipermeable membrane that selectively permeates nutrients contained in the culture solution to promote the development of root hair of the cultivated plant Method.
前記栽培植物の根圏に対する養分供給量の制御は、培養液を改変することにより行う、請求項1記載の植物栽培方法。   The plant cultivation method according to claim 1, wherein the nutrient supply amount to the rhizosphere of the cultivated plant is controlled by modifying the culture solution. 前記栽培植物の根圏に対する養分供給量の制御は、培養液を改変すること、培養液に養分を補充すること、もしくは培養液への養分の補充を停止すること、またはそれらの組み合わせにより行う、請求項1記載の植物栽培方法。   Control of nutrient supply to the rhizosphere of the cultivated plant is performed by modifying the culture solution, supplementing the culture solution with nutrients, stopping supplementation of nutrients to the culture solution, or a combination thereof. The plant cultivation method according to claim 1. 前記栽培植物の根圏に対する養分供給量の制御は、一定期間の育苗の後に、培養液を改変して前記半透膜を介して前記栽培植物の根圏に供給される養分の量を制限することにより行う、請求項1記載の植物栽培方法。   Control of nutrient supply to the rhizosphere of the cultivated plant is limited to the amount of nutrient supplied to the rhizosphere of the cultivated plant through the semipermeable membrane by modifying the culture solution after raising seedlings for a certain period of time. The plant cultivation method of Claim 1 performed by. 前記培養液は、有機態リン酸を含む廃液または下水汚泥である、請求項1記載の植物栽培方法。   The plant cultivation method according to claim 1, wherein the culture solution is a waste solution containing organic phosphoric acid or sewage sludge. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の植物栽培方法により栽培された植物。   A plant cultivated by the plant cultivation method according to any one of claims 1 to 5. 栽培すべき植物を収容する栽培容器と、
前記栽培植物の養分を含む培養液と、
前記栽培植物を保定する保定資材と、
前記培養液に含まれる養分を選択的に透過する半透膜と、を有し、
前記栽培植物は、前記半透膜を介して前記培養液と分離されており、
前記半透膜を用いて前記栽培植物の根圏に供給される養分の量を制御して、前記栽培植物の根毛の発達を促進させる、
植物栽培装置。
A cultivation container for accommodating the plant to be cultivated;
A culture solution containing nutrients of the cultivated plant;
A retaining material for retaining the cultivated plant;
A semipermeable membrane that selectively permeates nutrients contained in the culture solution,
The cultivated plant is separated from the culture solution through the semipermeable membrane,
Control the amount of nutrients supplied to the rhizosphere of the cultivated plant using the semipermeable membrane to promote the development of root hair of the cultivated plant,
Plant cultivation equipment.
前記半透膜は、シート状であり、
前記保定資材および前記栽培植物は、前記半透膜の上に配置されている、
請求項7記載の植物栽培装置。
The semipermeable membrane is in the form of a sheet,
The retaining material and the cultivated plant are disposed on the semipermeable membrane,
The plant cultivation apparatus according to claim 7.
前記半透膜は、チューブ状であり、
前記保定資材および前記栽培植物は、前記半透膜の中に配置されている、
請求項7記載の植物栽培装置。
The semipermeable membrane is tubular,
The retaining material and the cultivated plant are disposed in the semipermeable membrane,
The plant cultivation apparatus according to claim 7.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009072075A (en) * 2007-09-19 2009-04-09 Mebiol Kk Plant cultivation system, and plant cultivation method
JPWO2015029997A1 (en) * 2013-08-29 2017-03-02 国立大学法人東京工業大学 Fusion gene, vector, transgenic plant, method for producing vegetable oil, method for producing transgenic plant, and kit for producing transgenic plant
JP2018108035A (en) * 2016-12-28 2018-07-12 株式会社タムロン Nutrient component regulator for hydroponic cultivation and hydroponic cultivation method using same
WO2023033082A1 (en) * 2021-09-01 2023-03-09 株式会社プラントライフシステムズ Plant cultivation method and tomato

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009072075A (en) * 2007-09-19 2009-04-09 Mebiol Kk Plant cultivation system, and plant cultivation method
JPWO2015029997A1 (en) * 2013-08-29 2017-03-02 国立大学法人東京工業大学 Fusion gene, vector, transgenic plant, method for producing vegetable oil, method for producing transgenic plant, and kit for producing transgenic plant
US10174333B2 (en) 2013-08-29 2019-01-08 Tokyo Institute Of Technology Fused gene, vector, transgenic plant, method for manufacturing vegetable fat or oil, method for constructing transgenic plant, and kit for constructing transgenic plant
JP2019088284A (en) * 2013-08-29 2019-06-13 国立大学法人東京工業大学 Production method of vegetable oil and fat, transgenic plant and kit
JP2018108035A (en) * 2016-12-28 2018-07-12 株式会社タムロン Nutrient component regulator for hydroponic cultivation and hydroponic cultivation method using same
WO2023033082A1 (en) * 2021-09-01 2023-03-09 株式会社プラントライフシステムズ Plant cultivation method and tomato

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