JP2015084684A - 水耕栽培装置、及び水耕栽培方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正確に植物の根が観察できる水耕栽培装置、及び水耕栽培方法を提供する。【解決手段】水耕栽培装置１００、及び水耕栽培方法では、透明部１７を有する栽培容器１１に、透明粒体１２を充填し、透明粒体１２の間隙に根を張らせるようにして植物Ｐを栽培しながら植物Ｐの根を観察するにあたり、多数の透明粒体１２の少なくとも一部を透明な浸漬液１３に浸漬させる。透明粒体１２は、水又は水溶液を吸収させた吸水性樹脂からなるハイドロゲルであることが好ましい。【選択図】図２

Description

この発明は、植物の根や地下茎等を観察しながら栽培を行う水耕栽培装置、及び水耕栽培方法に関する。

近年、植物に安定して水分や養分を供給するために、土中に、あるいは土に代えた培地に、吸水性樹脂に水を吸収させて形成したハイドロゲルを用いる栽培方法が広く利用されている。そして、このハイドロゲルは透明性が高いため、ハイドロゲルを培地に用いながら植物の根を観察可能にする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１の観察方法は、ハイドロゲル（特許文献１では「水系ゲル」）を透明な育苗ポットに入れ、ハイドロゲルに植物の種子や球根、苗等を入れて植物を栽培し、上側から、あるいはポットを通して側方から、植物の根を観察できるようにしたものである。

特開２００９−２０７４７１号公報

しかし、特許文献１の植物の観察方法では、ポットの中に積み重ねられた粒状のハイドロゲルの表面で光が屈折したり反射したりするため、ハイドロゲルを通して見る植物の根が広がって太く見えたり万華鏡のように１本が複数本に見えたりして、正確な形状を観察することが困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より正確に植物の根を観察できる水耕栽培装置、及び水耕栽培方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、内部を視認可能な透明部を有する栽培容器と、前記栽培容器に収容される多数の透明粒体とを備え、前記多数の透明粒体の間隙に根を張らせるようにして植物を栽培しながら、前記透明部を通して当該植物の根を観察するよう構成された水耕栽培装置であって、前記多数の透明粒体の少なくとも一部を浸漬する透明な浸漬液を備えることを特徴とする。

本発明に係る水耕栽培装置では、このように植物の根を支持する透明粒体を透明な浸漬液に浸漬することにより、光が透明粒体の表面で反射したり屈折したりすることを抑制できるため、透明粒体が存在せず透明な液体のみを通して見るのと近い状態で、より正確に植物の根等を観察することができる。

前記透明粒体は、吸水性樹脂に水又は水溶液を吸収させたハイドロゲルであることが好ましい。ハイドロゲルは弾力性を有するため、根菜類や芋類を栽培する場合に、ハイドロゲルが変形することで根菜や芋が生長するためのスペースを確保することができる。

本発明に係る水耕栽培装置は、前記透明部を通して栽培容器内に照射される光を遮蔽するとともに、開閉可能な遮光手段を備えることが好ましい。こうすることで、根を観察するときは遮光手段を開き、根を観察しないときは、栽培容器内に光が当たらないようにして、藻の発生や大根の変色等を抑制ができる。

本発明の水耕栽培装置は、前記多数の透明粒体の上に植付床を有することが好ましい。透明粒体の上に寒天や網、ウレタン等の植付床を設けることで、当該水耕栽培装置に直接播種したり、種や苗がより根付きやすいようにしたりできる。

前記透明粒体は、網、又はシートにより保持されていることが好ましい。こうすることで、水を循環させる際に透明粒体が水流で流されることを抑制でき、網やシートが広がることで根菜や芋などが生長するためのスペースを確保することができる。

本発明の水耕栽培方法は、内部を視認可能な透明部を有する栽培容器に多数の透明粒体を充填し、前記多数の透明粒体の間隙に根を張らせるようにして植物を栽培しながら当該植物の根を観察する水耕栽培方法であって、前記多数の透明粒体の少なくとも一部を透明な浸漬液に浸漬することを特徴とする。

以上説明したように、本発明の水耕栽培装置、及び水耕栽培方法によれば、より正確に植物の根を観察することができる。

本発明の第１実施形態に係る水耕栽培装置の遮光手段を閉じた状態を示した正面図である。 本発明の第１実施形態に係る水耕栽培装置の遮光手段を開けた状態を示した正面図である。 本発明の第１実施形態に係る水耕栽培装置の遮光手段を開けた状態を示した右側面図である。 本発明の第１実施形態に係る水耕栽培装置に種や苗をセットする様子を示した分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る水耕栽培装置において、ハイドロゲルを透明な浸漬液で浸漬することの効果を示した説明図である。 本発明の第２実施形態に係る水耕栽培装置の（ａ）右側面図、及び（ｂ）正面図である。

以下、適宜図面を用いながら、本発明の実施形態について詳述する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
（第１実施形態）
図１、乃至図３は、本発明の第１実施形態に係る水耕栽培装置１００を示している。水耕栽培装置１００は、植物の根を観察するための教材として用いられるものであり、水耕栽培ユニット１０と、照明・ポンプユニット２０とを備えている。尚、図１乃至図３では栽培中の植物（大根）Ｐを仮想線で示している。

水耕栽培ユニット１０は、図２に示すように、栽培容器１１と、栽培容器１１に収容される多数の粒状のハイドロゲル（透明粒体）１２と、ハイドロゲル１２を浸漬する浸漬液１３とを主に備える他、ハイドロゲル１２を保持するための網１４と、栽培する植物の種や苗、球根等を植え付ける植付床１５と、栽培容器１１内部に当たる光を遮蔽する遮光手段１６とを備えている。

栽培容器１１は、透明樹脂製で上端が開口した有底円筒形をなす容器本体（透明部）１７と、容器本体１７の上部開口を塞ぐ蓋１８と、容器本体１７の正面下方から容器内部の浸漬液１３を排出する蛇口１９とを有している。蓋１８は、扁平の有蓋円筒形状をなし天面の中央に植物Ｐを通すための円形の開口部１８ａ（図４参照）が設けられている。

ハイドロゲル１２は、吸水性樹脂の細粒に水を含ませて形成され、本実施形態では、水等を吸収した状態で、直径が略１０ｍｍのものと、略１５ｍｍのものと２種類を混合して用いている。ハイドロゲル１２は、栽培する植物によって適宜の粒径を用いることができ、１種類の粒径のみを用いてもよいし、２種類以上の粒径を混合して用いてもよい。場所や高さにより異なる粒径のハイドロゲル１２を配置してもよい。ハイドロゲル１２を形成する吸水性樹脂としては、ポリアクリル酸ナトリウム等のポリアクリル酸架橋体の他、公知の吸水性樹脂を適宜用いることができ、吸水時の透明度が高いものが好ましい。吸水性樹脂に、植物に与える養分等を水に含ませた水溶液（液肥）を吸収させてハイドロゲル１２としてもよい。

浸漬液１３は、透明な液体からなり、容器本体１７を満たすように充填されて、ハイドロゲル１２を浸漬する。これにより、ハイドロゲル１２の表面での光の反射や屈折を抑制する。浸漬液１３としては、植物の生長に害を及ぼすものでなければ、公知の透明な液体を適宜用いることができ、水が好ましく、植物の生長の養分を含ませた透明な水溶液（液肥）が特に好ましい。ハイドロゲル１２に吸収させる液肥や、浸漬液１３として用いる液肥に含ませる養分としては、窒素、リン酸、カリや、微量ミネラル等が挙げられ、栽培する植物に合わせて、養分の種類及び量が適宜決定される。

網１４は、樹脂製メッシュの袋からなり、開口周縁が折り返されて固定バンド１４ａにより栽培容器１１の開口部へ固定されている。網１４は、透明であることが好ましく、こうすることで、ハイドロゲル１２同様、網１４も浸漬液１３に浸した際により透き通って見えるため、植物の根をより正確に観察することが出来る。また、網１４は、伸縮可能な材料が好ましく、こうすることで、根菜や芋を栽培する際に、より根菜や芋の生長するスペースを容易に確保することができる。また、網１４と容器本体１７の間に間隙９が設けられることが好ましい。こうすることで、さらに根菜や芋の生長するスペースを容易に確保することができる。尚、図示の例では、間隙９は、網１４の下方に設けられているが、網１４の外周と容器本体１７の側壁の間に設けるようにしてもよい。

植付床１５は、図４に示すように、種や苗、球根等を植え付けて、栽培容器１１に充填されたハイドロゲル１２の上に載置する。図４は、寒天、及びウレタンにより円板状に形成した植付床１３の上面中央付近にそれぞれ、種と苗を植え付けた例を示している。

遮光手段１６は、黒い布からなり容器本体１７の周壁へ巻きつけるように設けられ、上端部が面ファスナー（不図示）で栽培容器に貼付されている。遮光手段１６は、図２（ｂ）に示すように、正面側を開くことで、容器本体１７の内部を観察することができる。

照明・ポンプユニット２０は、水耕栽培ユニット１０を載置する架台部２１と、架台の内部に配設されるエアレーションポンプ２２と、エアレーションポンプ２２から送出される空気を気泡にして栽培容器１１内へ噴出させるエアホース２３と、栽培する植物に光を照射するＬＥＤ照明２４と、エアホース２３、及びＬＥＤ照明２４を支持する支柱２５とを備えている。

水耕栽培装置１００を用いて植物Ｐを栽培する際には、まず、吸水性樹脂に水又は液肥を給水させて多数の粒状のハイドロゲル１２を形成し、栽培容器１１の内側にセットした袋状の網１４に一杯に充填する。続けて、ハイドロゲル１２が全て浸漬するまで容器本体１７に浸漬液１３を満たす。

次に、図４に示すように、別途、種や苗、球根等を植え付けた植付床１５（１５ａ，１５ｂ）を、容器本体１７内に充填したハイドロゲル１２の上に載置する。植物の根に光が当たらないように、容器本体１７の周壁には遮光手段１６を巻き付け、上部開口は蓋１８で閉じる。

しかるのち、栽培容器１１を架台部２１に載置し、照明・ポンプユニット２０の電源を入れてＬＥＤ照明２４により植付床１５に光を照射するとともに、エアレーションポンプ２２により栽培容器１１内の浸漬液１３に空気を供給する。浸漬液に含ませる養分、植物に当てる光の波長や光量、及び供給する空気の量は、植物の種類や状態に合わせて適宜コントロールされる。

植物の根が生長する様子は、図２、及び図３に示すように遮光手段１６の正面側を開いて観察する。容器内の浸漬液１３を交換するときは、蛇口１９から浸漬液１３を排出し、上部のふたを開けて追加の浸漬液１３を投入する。

図５（ａ）はハイドロゲル１２が浸漬液１３に浸漬される前の状態を示し、図５（ｂ）はハイドロゲル１２の一部が浸漬液１３で浸漬された状態を示している。ハイドロゲル１２が透明な浸漬液１３に浸漬されると、光がハイドロゲル１２の表面で屈折又は反射することを抑制できるため、図５（ｂ）に示すように、ハイドロゲル１２が透き通って見え、より正確に植物の根を観察することができる。

浸漬液１３の追加を忘れて、栽培容器１１内部の水分が減少しても、ハイドロゲル１２から植物に水が供給されるため植物が枯れること少ない。さらに、根を観察しないときは、遮光手段１６により栽培容器１１内部に光が当たらないようにできるため、栽培容器１１内部に藻が発生することを抑制でき、大根を栽培する際等、青く変色することを抑制できる。また、植付床１５を備えるため種や球根から植物の苗を育てることができる。ハイドロゲル１２により植物の根を支持することで植物の根を固定してその生長を促すことができ、大根やニンジン等の根菜を栽培した際に根菜が浮遊することを抑制できる。ハイドロゲル１２を袋状の網１４で包むことで、ハイドロゲル１２を蛇口１９から流出することを防ぐことができ、また、大根等の根菜やサツマイモ等の芋類のように、ハイドロゲル１２に覆われた部分の容積が極端に大きくなる場合であっても、網１４が広がるため根菜や芋の生長するスペースを確保することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る水耕栽培装置２００について説明する。水耕栽培装置２００は、図６に示すように、多数の水耕栽培ユニット１０と、照明・ポンプユニット３０とを備えている。
尚、第２実施形態において、第１実施形態と共通する部材については、同一符号を付して説明を省略する。

照明・ポンプユニット３０は、スチール製の棚３１と、エアレーションポンプ３２と、ＬＥＤ照明３４と、照明タイマ３６と、ポンプタイマ３７とを備えている。第２実施形態においても、栽培容器１１は、通常、植物Ｐの根に光が当たらないよう遮光手段１６で覆われており、遮光手段１６を開いて植物Ｐの根を観察する。

第２実施形態の水耕栽培ユニット１０は、１個ずつ別々に蓋１８を取り外すことができるため、例えば、根菜を栽培する場合等、病気や生育の悪い個体を個別に取り除くことができる。

本発明の水耕栽培装置、及び水耕栽培方法は、上記の実施形態に限られるものではなく、例えば、透明粒体の一部または全部に、ハイドロゲルの代わりにガラスやアクリル等の非吸水性の材質からなる粒体を用いてもよい。根に光を当ててもよい植物を栽培する場合や、藻が発生するおそれのない場合は、遮光手段を設けなくともよい。また、エアレーションポンプを用いずに浸漬液を循環又は交換することで水中に空気を補充することもできる。こうすることで、気泡が発生しないため、より植物の根が観察し易くなる。

植付床は、図４の例に限らず、植物を支持して栽培できるものであれば、各種の材質や形状を適宜に選択することができる。植付床を設けず、直接ハイドロゲル上に種等を植え付けてもよく、１つの栽培容器で複数の個体を栽培するようにしてもよい。ハイドロゲルは、網ではなく透明なシートにより保持することもできる。遮光手段は上記のようなカーテン状のものに限らず、栽培容器全体を覆うような袋状にしてもよいし、箱状のものを被せて、観察用の開閉扉を設けるようにしてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の構造を採用できる。浸漬液は、透明で植物に水を供給することができれば、液体に限らず半固体状の物質等を用いてもよい。ＬＥＤ照明の代わりに蛍光灯等他の照明を用いることもできるし、自然光を用いることもできる。バックライトを設けて植物の根を観察する側の反対側から照らし、より植物の根を観察し易くするようにすることもできる。

本発明の水耕栽培装置、及び水耕栽培方法は、正確に植物の根を観察することができるため、根を観察するための教材や、根を観察しながら栽培することで品質やコストに有意な効果が期待できる植物の栽培に好適に採用できる。

１００，２００ 水耕栽培装置
１１ 栽培容器
１２ 透明粒体（ハイドロゲル）
１３ 浸漬液
１４ 網
１５ 植付床
１６ 遮光手段

Claims (6)

1. 内部を視認可能な透明部を有する栽培容器と、前記栽培容器に収容される多数の透明粒体とを備え、前記多数の透明粒体の間隙に根を張らせるようにして植物を栽培しながら、前記透明部を通して当該植物の根を観察するよう構成された水耕栽培装置であって、
   前記多数の透明粒体の少なくとも一部を浸漬する透明な浸漬液を備えることを特徴とする水耕栽培装置。
2. 前記透明粒体が、吸水性樹脂に水又は水溶液を吸収させたハイドロゲルである請求項１に記載の水耕栽培装置。
3. 前記透明部を通して栽培容器内に照射される光を遮蔽するとともに、開閉可能な遮光手段を備える請求項１又は請求項２に記載の水耕栽培装置。
4. 前記多数の透明粒体の上に植付床を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
5. 前記透明粒体が網、又はシートにより保持されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
6. 内部を視認可能な透明部を有する栽培容器に多数の透明粒体を充填し、前記多数の透明粒体の間隙に根を張らせるようにして植物を栽培しながら当該植物の根を観察する水耕栽培方法であって、
   前記多数の透明粒体の少なくとも一部を透明な浸漬液に浸漬することを特徴とする水耕栽培方法。

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