JP2012044968A - 水耕栽培ユニットおよび水耕栽培方法 - Google Patents

水耕栽培ユニットおよび水耕栽培方法 Download PDF

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Motoko Shigemori
元子 重森
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有限会社上野園芸
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Abstract

【課題】池や川などの自然水においても水耕栽培を可能にする水没式の水耕栽培ユニット、ならびに該水耕栽培ユニットを利用した水耕栽培方法を提供する。
【解決手段】水耕栽培ユニット1は、上方に向けて開口部13を有し、内部に水を充填して水面下に配置される栽培容器3と、栽培容器3及び栽培容器3内にて栽培される植物14を水面下の一定深さに維持するための浮力を生じさせるフロート2と、栽培容器3とフロート2とを結合する結合部4とから構成される。フロート2と栽培容器3のいずれかが複数の場合、これを上方から見て放射状に配置し、その中央付近にて栽培容器3とフロート2とが結合されることがバランスを保つ上で好ましい。フロート2は、気体を封じ込めた中空の容器とすることが軽量、構造簡素化のために好ましい。結合部4はフロート2あるいは栽培容器3のいずれか1つと一体に形成されてもよい。
【選択図】図2

Description

本発明は、水耕栽培用のユニット、および該ユニットを使用する水耕栽培方法に関する。より具体的に、本発明は、少なくとも植物の根の部分が水面下に没するよう栽培容器を水面下に配置する水耕栽培ユニット、および該水耕栽培方法に関する。
土壌で植物を育てる従来から知られた栽培方法に対し、昨今では水耕栽培が普及している。土壌栽培と比較した場合、水耕栽培では植物の管理が容易であり、収穫量を増やすことができ、品質が安定するなど、特にはまとまった出荷量となる小物野菜の栽培や、観賞用植物の栽培等に適した方法である。また、畑等の場所を選ばないため、都心でのヒートアイランド現象を緩和する目的でビルの屋上などで行う水耕栽培が人気を呼んでいる。
一般に水耕栽培は、多数の貫通穴を開けた発泡スチロールやネット状の不織布など、比重の小さい材料を水耕ベッドとして植物の種や苗を植え付け、これらの軽量材料を浮きとしても利用して水面上にこれを浮遊させ、植物を栽培する(例えば、特許文献1、2参照。)。あるいは、水耕ベッドに多数の穴をあけ、植生ポットに差し込んだ植物をその穴に通し、水耕ベッドの下側に配置した筏状の浮きを利用してこれを水面に浮かべて栽培する浮遊式栽培システム(例えば、特許文献3参照。)など、従来技術においても各種形式のシステム、方法が開示されている。
水耕ベッドを幾つも水面上に浮遊させ、植物の生長に合わせて順次これを移動させて最後に収穫するなどのいわば流れ作業的な合理化を図ることができるのも水耕栽培の利点である。栽培用の水には、栽培される植物に合わせて生長を促進させる成分が配合され、この成分配合を管理しつつ水を循環させることなどが行われている。
特開2009−137513号公報 特開2007−312624号公報 特開平10−056892号公報 特開平08−308408号公報
ところで、上述した従来技術における水耕栽培は、管理の容易化や収穫量の増大といった、いわば栽培あるいは生産の合理化を目指すものが主であった。確かに、池や川における栽培、あるいは植物による水質の浄化を謳う技術も開示されてはいるが(特許文献1)、例えば庭園や学校の池、小川などに浮遊させての栽培や観賞用の体裁を備えるものは少なかった。水面に浮かべて観賞用植物を栽培する技術も確かに開示されているが(例えば、特許文献4参照。)、基本的な形態は他の水耕栽培の域を出るものではなかった。
一方、従来技術の水耕栽培で使用される水耕ベッドは平板状のものがほとんどであり、このような形状のままで池や川などの自然環境で利用した場合には、風や波にあおられて裏返しとなる危険度が高く、一旦裏返しになったら自ら復元する能力は有していなかった。従来技術による水耕ベッドをそのまま非平板状、すなわち表面積を小さくした場合には、逆により転倒し易くなることもあり、平板状でなければ成り立ち難いという事情も存在していた。
さらに、自然の池や川で水耕栽培を行うとすれば、自然水で栽培されるのが原則となる。システム化された水耕栽培のように水の中に養分を添加することは自然環境破壊につながるためこれができず、水質によっては、あるいは植物によっては自然水の栽培では十分な養分を供給することができないという問題があった。水耕ベッドに細工をして養分が接種できるようにしても、これが流出して自然水を汚染する危険性を排除することは困難であった。
以上より、本発明は従来技術にある上述した問題を解消し、生活排水等により富栄養化した池や川などの自然水を利用する水耕栽培を可能にし、また容易に転倒することのない水耕栽培ユニット、ならびに水耕栽培方法を提供することを目的としている。
本発明は、植物の根の周囲を囲むよう容器状に形成された水耕ベッド(以下、「栽培容器」と呼ぶ。)を水面下に沈め、これを上方に配置したフロートとつないで水面下で一定距離に維持するよう構成することにより上述した従来の問題を解消するもので、具体的には以下の内容を含む。
すなわち、本発明に係る一つの態様は、植物の水耕栽培に使用される水耕栽培ユニットであって、上方に開口部を有する単数または複数の栽培容器と単数または複数のフロートとから構成され、前記単数または複数のフロートが、前記栽培容器を水面下の所定深さに維持できる位置に配置されて前記栽培容器と結合されていることを特徴とする水耕栽培ユニットに関する。
この場合、水面下に配置される栽培容器を複数とし、結合部を使用してこれらを上方から見て放射状に結合し、かつ該複数の栽培容器の中央付近でこれよりも上方に前記フロートを結合するよう構成することができる。あるいは逆に、水面上に配置されるフロートを複数とし、結合部を使用してこれらを上方から見て放射状に結合し、かつ該複数のフロートの中央付近でこれよりも下方に前記栽培容器を結合するよう構成してもよい。この場合、前記結合部は、フロートおよび栽培容器の内のいずれか1つと一体に形成すること、またはいずれか1つに固着することができる。
前記フロートは、水面に浮いて前記水面下に配置される栽培容器を所定深さに支持できる浮力を生ずるものであればよく、例えば、気体を封じ込めた中空の容器とすることができる。特に観賞用として使用する場合、前記中空の容器にはソーラ発電器を備えた発光ダイオードを内蔵させてもよい。あるいは、前記フロートおよび前記栽培容器の内のいずれかには、ペットボトルを廃材利用することもできる。
本発明に係る他の態様は、水面下に配置された上方に開口部を有する単数または複数の栽培容器を、水面上に浮かぶ単数または複数のフロートの浮力を利用して水面下の所定高さに維持し、前記栽培容器内に植えられた植物を栽培することを特徴とする水耕栽培方法に関する。
本発明の実施により、地域、学校、家の庭などの池や川を利用して、自然水を汚染することなく手軽に水耕栽培を実施することができるという効果を生ずる。また、付随的に、植物栽培によって池、川などの水質の浄化が図られるという効果を奏するものとなる。
本発明の実施の形態に係る水耕栽培ユニットを示す斜視図である。 本発明の他の実施の形態に係る水耕栽培ユニットを示す側面断面図である。 図2に示す水耕栽培ユニットの結合部の他の態様を示す一部断面側面図である。 図2に示す水耕栽培ユニットの結合部のさらに他の態様を示す側面断面図である。 本発明のさらに他の実施の形態に係る水耕栽培ユニットを示す斜視図である。 図5に示す実施の形態の他の態様に係る水耕栽培ユニットを示す斜視図である。
本発明の第1の実施の形態に係る水耕栽培ユニットについて、図面を参照して説明する。なお、本明細書において「下」とは重力の向かう方向を、「上」とはその逆方向を指すものとする。図1は、本実施の形態に係る水耕栽培ユニット1を示しており、図において水耕栽培ユニット1は、フロート2と、複数の栽培容器3と、中央部においてこれらを結合する結合部4とから構成されている。フロート2の一部を除いて、他の要素は水面下に没している。
フロート2は、図示の例では中空容器から形成され、例えば透明プラスチックや強化ガラス製とすることができる。内部は空気などの気体が充填され、容器全体でフロート(浮き)としての機能を果たす。フロート2は、後述する水面下に配置される部位が水中に脱落することなく、水面下の一定距離に保つことができる十分な浮力を生ずるものでなければならない。図示の例ではさらにオプションとして内部にソーラ充電式の発光ダイオード11を備え、周囲の植物を照らして観賞用として使用する場合のイルミネーション効果を得られるよう構成している。照明効果をさらに高めるため、容器下面と上面には金属蒸着層12を設けている。
栽培容器3は、図示の例では例えば透明プラスチックや強化ガラス製の容器として形成され、上方に向けて開口部13が設けられている。その開口部13からは植物14が生長して伸び、植物14の根は栽培容器3内の底に入れられた図示しないに床土(図2の符号24に表示)に植え付けられて固定されている。ただし、後述する浮水植物の場合には、根が水中に延びるだけなので床土は不要である。栽培容器3は、使用時には容器内部を含めてすべて水面下に沈んでおり、特に透明容器とした場合にはその視認が困難となるため、水中から植物14が直接伸びているようにも見られ、見る者に意外性を演出するものとなる。図示の例では水平方向の3つの栽培容器3が放射状に設けられているが、その数は任意であり、また形状も任意である。
結合部4は、フロート2と複数の栽培容器3の各々とを結合しており、材質としてはプラスチック、ゴムなどが考えられる。フロート2、栽培容器3との結合は、はめ込み式、接着式、後述するねじ込み式などが選択可能である。結合部4は水面下に沈むため、透明プラスチック製とすることで水面上からはその存在を隠すこともでき、観賞用に適したものとなる。
以上のように構成された本発明に係る水耕栽培ユニット1を従来技術に係る水耕栽培の水耕ベッドと比較した場合に、以下のような顕著な相違がある。
(1)従来技術におけるフロートは、フロート(浮き)としての機能と共に、床土を形成し、かつそれを水面上に支える機能を果たしていた。本発明のフロート2はフロートとしての機能に限定され、すなわち他の部位を水面下の一定距離に維持するのみである(イルミネーションなどのオプションを除く)。
(2)従来の水耕栽培では水耕ベッドはほとんどの場合水面上にあり、植物の根のみが水面下に延びている。本発明ではフロート2を除いて他はすべて水面下にあるため、重心が下に位置する。さらに、複数の栽培容器3が水平方向放射状に配置されているため、フロートと共に全体の水平方向のバランスを保つことができる。
(3)上記の構成により、本発明に係る水耕栽培ユニット1は、激しい波、風の影響があっても転覆することがない。万一転覆してもフロート2を上にして自力で復元する回復力を付与することができる。
(4)栽培容器3の内部には、必要に応じて養分を提供することができる。例えば、稲を栽培する場合にはケイ酸肥料が必要となるが、ケイ酸は岩石の主成分であり、水を汚染させることはない。その他の養分であっても、栽培容器3が容器型であるために、外部を汚染させることが少ない。このため、養分を含む循環式の水でなくても自然の池や川に浮かべて栽培することが容易となる。
(5)栽培容器3の内部には自然の水が充填されるため、植物による水質の浄化作用効果が得られる。
上述した水耕栽培ユニット1は各種の変形が可能である。まずフロート2は、必ずしも空気溜まりとなる空洞を有する形式でなくとも、例えば発泡スチロールや木の塊のような軽量部材、その他の比重が1よりも小さい材料であればよい。また、数量も必ずしも1つでなくても、複数個を配するものであっても浮力が生ずるものであればよい。
栽培容器3は1つであってもよいが(実施の形態3に記載)、2つ以上、特には3つ以上の複数であれば水平面での方向性を排除して全体を安定させる上で好ましい。複数の栽培容器3はフロート2を中心に水平方向に放射状に均等配置されていることが望ましいが、必ずしも均等配置でなくとも、3個の場合はY字状、4個の場合にはX状などであって、バランスが配慮された配置になっていればよい。また水平方向の放射状も、必ずしも水平でなくとも略水平であって、上から見た平面図において放射状に広がっていればよい。この際、栽培容器3が2つの場合、「放射状」とはフロート2を中心に両側にI字状に延びている状態を意味している。
さらに、図面には示していないが、1つの栽培容器3に開口部13が2つ以上設けられ、複数の開口部13から植物が延びるようにしてもよい。さらに、放射状に延びる栽培容器3に単数もしくは複数の栽培容器3をさらにつなげ、すなわち複数の栽培容器3のつながりを結合部4を介してフロート2に結合するようにしてもよい。
なお、本発明に係る水耕栽培ユニット1にて栽培できる植物は、栽培容器3が水面下に沈むため、水生植物に適したものとなる。ちなみに水生植物には、茎の下部が水面下にある抽水植物、水底に根があり葉を水面に浮かべる浮葉植物、茎や葉が水面上にあり根が水中に垂れている浮水植物などに分類されているが、日本では全植物の約4%が水生植物であるといわれ、身近には稲も水生植物に分類される。
次に、本発明の第2の実施の形態に係る水耕栽培ユニットについて図面を参照して説明する。図2に示す第2の実施の形態に係る水耕栽培ユニット1aは、フロート2a、栽培容器3aとして、ペットボトルを廃材利用した例を示している。結合部4aには、フロート2a取付用の取付け部22が上方に向けて開口し、また栽培容器3a取付用の取付け部23が水平方向に複数開口し、それぞれの開口部には雌ねじが切られている。取付け部22には上方からフロート2aとなる空の(空気が充填された)ペットボトルがねじ込まれ、同様に複数の取付け部23には複数の栽培容器3aとなるペットボトルが同様にねじ込まれる。栽培容器3aとなるペットボトルには上方に向けて開口部13aが設けられ、内部で植物14aの栽培を可能とする。
使用時、栽培容器3a内には床土24となる土壌(もしくはこれに準ずるもの)が下層に設けられ、植物14aが根を張れることを可能にする。土壌24には必要な養分を添加することができ、ただしそれが容器内であることから水への流出が少なく、水性植物に必要とされるケイ酸肥料を効果的に与えることができる。栽培容器3aには水面下に沈める際に内部に水が充填され、使用の間に開口部13aを通って水の出入りが可能であることから、植物が水を浄化する効果を果たす。フロート2aのペットボトルには空気などの気体が充填されたままとなるので、全体を水に沈めた場合にフロート2aの一部が水面上に現れるだけで、その他の水耕栽培ユニット1aの部位は図に示すように水面下に位置する。植物14aが芽を出して生長すると水面上に現れ、図1に示すものと同様に水面から上方に向けて延びるか(抽水植物)、あるいは図2に示すように葉や花が水面に浮かぶ(浮葉植物)。水面下にあるペットボトルを利用した栽培容器3aは透明であるため、水面の外からは目立ちにくい。
図2に示す結合部4aは一例であり、フロート2aと栽培容器3aとを接合するものであればどのような形式でもよい。図3は、結合部のその他具体例を示している。図3(a)では、ペットボトルのキャップ31を結合部4aの方に回転自在に設けたもので、このようにすることで栽培容器3aの上下方向(開口部21aを上側に向けるため)の位置決めが容易となる。図3(b)に示す構成では、結合部4aから延びる結合棒32にペットボトルの口を押し込んで結合している。結合部4aを軟質ゴムや軟質プラスチックなどの適当な材料で形成することにより、強固な結合を得ることができる。これとは逆に、軟質ゴムや軟質プラスチックなどからなる結合部4aに窪み状の穴をあけ、その中にペットボトルの口を押し込んで結合することも可能である。
さらに図4に示す例では、結合部4bをフロート2bと一体に形成している。この場合にはフロート2bにペットボトルの廃材利用はできなくなるものの、例えば樹脂のブロー成形などにより結合部4bを一体としたフロート2bを安価に製造することが可能である。結合部4bから放射状に延びるそれぞれの取付け口41にペットボトルをねじ込み、あるいは他の形式の栽培容器3aを取り付けることが可能である。この場合、複数の栽培容器3a間は結合部4bの中空部分を介してつながるよう構成すれば、各栽培容器3a内に充填された水の相互流通が可能となる。結合部4bはフロート2bと一体に形成する代わりに、別体となった結合部4bをフロート2bに固着してもよい。この際、結合部4bを一体に形成し、あるいは固着する相手側は、必ずしもフロート4bである必要はなく、栽培容器3aの内の一つを選んでもよい。
なお、図4に示すフロート2bは、上部に至るほど水平方向の断面積が拡大する逆フラスコ状に形成されている。このような形状とすることで、水耕栽培ユニット1bが水面上で傾斜した場合に傾斜の度合いが高まるほど浮力が増加して復元力が高まるものとなり、好ましい。
次に、本発明の第3の実施の形態に係る水耕栽培ユニットについて図面を参照して説明する。第1、第2の実施の形態では、中央側に位置するフロートの周囲に複数の栽培容器を配置するよう構成されていた。しかしながら本発明はこのような構成に限定はされない。図5は本実施の形態にかかる水耕栽培ユニット1cを示しており、ここでは先の実施の形態とは異なって複数のフロート2cを用いて1つの栽培容器3cを水面下に維持するよう構成している。すなわち図5において、栽培容器3cは例えば透明プラスチックや強化ガラスで長尺状に形成され、上方には複数(単数であってもよい)の開口部13cが空けられている。植物14は、開口部13cを抜け出て水面もしくは水面上に生長する。栽培容器3cの内部には、必要に応じて床土24(図2参照)が配置されてもよい。
栽培容器3cには、その長手方向両端寄りに一対のフロート2cが結合部4cを介して結合されている。図示の例では一対のフロート2cは中空の容器状に形成されており、栽培容器3cを水面下の一定距離に維持するだけの十分な浮力を生ずる。図面には示していないが、図1と同様にフロート2cの内部にイルミネーションを設けることも可能である。結合部4cは、接着、ねじ込み、差込みなど、各種手段によってフロート2cと栽培容器3cとを結合できるものであればよい。あるいは結合部4cを設ける代わりに、フロート2cと栽培容器3cとを接着などにより直接結合してもよい。これは、図1に示す第1の実施の形態にかかる水耕栽培ユニット1においても同様である。
以上のように構成された本実施の形態に係る水耕栽培ユニット1cの使用状態は、基本的の先の実施の形態によるものと同様である。すなわち、栽培容器3c内には必要に応じて床土24が配置されて植物が植えられ、内部に水を導入することによって栽培容器3c全体を水面下に沈める。適切な長さの結合部4cにより、栽培容器3cは一対のフロート2cの浮力によって水面下の一定の距離に維持される。なお、フロート2cは必ずしも栽培容器3cの両端に配置されなくても、栽培容器3cをバランスの取れた状態で維持できる配置であれば他の位置に取り付けられてもよい。またその数も必ずしも2個でなくとも、栽培容器3cがさらに長い場合には3個以上配置することでもよい。(フロート2cが1個の場合には、基本的に第1の実施の形態と同様となる。)
本実施の形態に係る水耕栽培ユニット1cにも、各種の変形が考えられる。まず図5の破線で示す栽培容器3dは、上記の態様に対して追加の構成要素となり得る。栽培容器3dは、適切な結合部4dを介するか、あるいは直接に栽培容器3cに結合される。あるいは、栽培容器3cと3dが一体に形成されてもよい。これを上方から見た場合には、栽培容器3c、3dが「+」状の形態で配置されるものとなる。全体がさらに安定するよう、各栽培容器3dの自由端側にもフロート2cが追加されてもよい。さらなる変形として、栽培容器3cの長手方向両端側から直角に延びるよう栽培容器3dを結合して、上方から見た形状が「H」状となるよう配置することもできる。
これをさらに一般化すれば、長尺状の栽培容器3cを縦・横につないで「田」の字状、あるいは碁盤状を含む任意の形状に組み合わせ、これを水面下でバランスよく維持できる位置に必要な数(1個を含む)のフロート2cを配置してもよい。これにより、任意の形態の水耕栽培ユニットを構成することができる。
図6は、本実施の形態にかかる水耕栽培ユニットの他の態様を示している。図6において、栽培ユニット1dは、水面下に沈む厚みのある円盤状(鏡餅状)の栽培容器3eを、3つのペットボトルからなるフロート2dにより水面下の所定深さに維持している。フロート2dと栽培容器3eとを結合する結合部14dは、基本的に第1の実施の形態に示す結合部材4a(図2、3参照)と共通化することができる。換言すれば、図6に示す水耕栽培ユニット1dは、図2に示す水耕栽培ユニット1aを上下逆さまに配置し、開口部13を入れ替えたものと見ることもできる。栽培容器3eには複数の開口部13が設けられ、開口部13を通して植物14の生長が可能である。開口部13の数は任意であるが、複数のフロート2dの間を狙って設けられることが美的にも植物生長の観点からも望ましい。なお、フロート2dの数も1つを含めて任意であり、また必ずしもペットボトルを使用する必要はなく、他の中空容器や発泡スチロールなどの軽量材が使用されてもよい。
以上の第1〜第3の実施の形態を集約すれば、本発明に係る水耕栽培ユニットは、上方に向いた単数または複数の開口部を有する単数または複数の栽培容器と、単数または複数のフロートとから構成され、前記栽培容器を水面下の所定位置にバランスよく維持する位置に、前記単数または複数のフロートが栽培容器に結合されていることを特徴とするものとなる。この際、フロートと栽培容器との結合は、結合具を介して結合することでも、両者を直接結合することでもよい。
以上、本発明の各実施の形態に係る水耕栽培ユニットについて説明してきたが、本発明はこのようなシステムを利用した水耕栽培方法をも包含している。本発明に係る水耕栽培方法は、水面下に配置された上方に開口部を有する単数または複数の栽培容器を、水面上に浮かぶ単数または複数のフロートの浮力を利用して水面下の所定高さに維持し、前記栽培容器内に植えられた植物を栽培することを特徴としている。
本発明に係る水耕栽培方法の他の態様は、上方に開口部を有する、放射状に配置して結合された複数の栽培容器を水面下に沈め、複数の栽培容器の中央付近に取り付けたフロートにより当該複数の栽培容器を水面下の一定深さに維持し、前記栽培容器内から前記開口部を通して水面もしくは水面上に延びるよう植物を栽培することを特徴としている。
本発明に係る水耕栽培ユニットおよび該栽培方法は、農業、園芸の産業分野において広く利用することができる。
1、1a〜d.水耕栽培ユニット、 2、2a〜d.フロート、 3、3a〜e.栽培容器、 4、4a〜b.結合部、 13、13a.開口部、 14、14a.植物、 22、23.取付け部、 24.床土。

Claims (6)

  1. 上方に開口部を有する単数または複数の栽培容器と、
    単数または複数のフロートとから構成され、
    前記単数または複数のフロートが、前記栽培容器を水面下の所定深さに維持できる位置に配置されて前記栽培容器と結合されていることを特徴とする水耕栽培ユニット。
  2. 植物の水耕栽培に使用される水耕栽培ユニットであって、
    上方に開口部を有し、内部に水を充填して水面下に配置される複数の栽培容器と、
    前記複数の栽培容器並びに該栽培容器内にて栽培される植物を水面下の一定深さに維持するための浮力を生じさせるフロートと、
    前記複数の栽培容器を上方から見て放射状に結合し、かつ前記複数の栽培容器の中央付近で該複数の栽培容器よりも上方に前記フロートを結合する結合部とから構成され、前記栽培容器内にて植物を栽培するよう構成された水耕栽培ユニット。
  3. 植物の水耕栽培に使用される水耕栽培ユニットであって、
    上方に開口部を有し、内部に水を充填して水面下に配置される栽培容器と、
    前記栽培容器並びに該栽培容器内にて栽培される植物を水面下の一定深さに維持するための浮力を生じさせる複数のフロートと、
    前記複数のフロートを上方から見て放射状に結合し、かつ前記複数のフロートの中央付近で前記栽培容器よりも上方に該複数のフロートを結合する結合部とから構成され、前記栽培容器内にて植物を栽培するよう構成された水耕栽培ユニット。
  4. 前記フロートが気体を封じ込めた中空の容器である、請求項1から請求項3のいずれか一に記載の水耕栽培装置。
  5. 前記結合部が、前記フロートおよび前記栽培容器の内のいずれか1つと一体に形成され、またはいずれか1つに固着されている、請求項2または3記載の水耕栽培装置。
  6. 水面下に配置された上方に開口部を有する単数または複数の栽培容器を、水面上に浮かぶ単数または複数のフロートの浮力を利用して水面下の所定高さに維持し、前記栽培容器内に植えられた植物を栽培することを特徴とする水耕栽培方法。
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