JP2015149968A - 培養液、水耕栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】確実にチップバーンの発生を抑制することができる培養液及びこの培養液を用いた水耕栽培装置を提供する。【解決手段】水耕栽培に用いられ、植物の根部が浸漬される培養液３であって、カリウム濃度が、２０ｍｇ／ｌ以上１００ｍｇ／ｌ以下であり、カルシウム濃度が、１５０ｍｇ／ｌ以上３８０ｍｇ／ｌ以下であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、植物の水耕栽培に用いられる培養液及び水耕栽培装置に関する。

植物の生育においてカルシウムは重要な栄養素であり、植物に供給されるカルシウムが不足すると、細胞の崩壊や壊死が生じ、特に葉物の場合には、葉先が焼けたように黒く変色するチップバーンという現象が起こることが知られている。

図１５はチップバーンが発生しているサンチュの様子を示すものである。図１５（ａ）に示すものが、チップバーンの発生していない正常なサンチュである。図１５（ｂ）に示すものが、葉先の先端部分に褐色が見られる軽度のチップバーンが発生したサンチュである。図１５（ｃ）に示すものが、葉先の先端部分に褐色が見られることに加えて葉先が丸くなっている中度のチップバーンが発生したサンチュである。図１５（ｄ）に示すものが、葉先の先端部分が黒く詰まっている重度のチップバーンが発生したサンチュである。

上述したチップバーンが発生した植物のうち、商品として許容されるのは軽度のチップバーンのものに限られ、中度及び重度のチップバーンが発生している植物は廃棄の対象となる。そのため、チップバーンが発生すると、生産効率が低下してしまう。

そこでチップバーンを防止するため、例えば特許文献１では、植物にカルシウム剤を補給するカルシウム補給装置が開示されている。このカルシウム補給装置は、空気中の水分を装置内のカルシウム塩が吸収して少量ずつ潮解し、この潮解液を植物に供給するものである。

特開２００５−２８７４２０号公報

しかしながら、特許文献１記載の装置では、植物に不足しているカルシウム量に比べて、カルシウム補給装置から供給されるカルシウム塩の潮解液が少ない場合には、チップバーンの発生を防ぐことができない。また、カルシウム補給装置の設置場所等によっては潮解液がうまく植物に供給されない場合もあり、この場合もチップバーンの発生を防ぐことができない。そのため、特許文献１記載の装置では、確実にチップバーンの発生を抑制することができないという問題がある。

そこで、確実にチップバーンの発生を抑制するために、本願発明者らが鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を得た。
図１６は培養液に含まれる成分濃度を示すグラフであるが、図１６に示すように、酸化カリウム濃度（カリウム濃度）と酸化カルシウム濃度（カルシウム濃度）が多く含まれており、これらに着目すると、図１７及び図１８に示すように、栽培日数を重ねるに連れて、カルシウム濃度が増加するとともにカリウム濃度が減少することが分かった。このことから、栽培中の植物において、カリウムの吸収が促進されてカルシウムの吸収が抑制されてしまうと、チップバーンが発生しやすくなるという知見を得た。

本発明は上記知見に基づいて成されたものであって、確実にチップバーンの発生を抑制することができる培養液及びこの培養液を用いた水耕栽培装置を提供することをその主たる目的とするものである。

本発明に係る培養液は、水耕栽培に用いられ、植物の根部が浸漬される培養液であって、カリウム濃度が、２０ｍｇ／ｌ以上１００ｍｇ／ｌ以下であり、カルシウム濃度が、１５０ｍｇ／ｌ以上３８０ｍｇ／ｌ以下であることを特徴とする。

上述の構成によれば、カリウム濃度を従来の培養液の１／８倍〜１／４倍程度となる２０ｍｇ／ｌ以上１００ｍｇ／ｌ以下に抑えるとともに、カルシウム濃度を従来の培養液の２倍程度となる１５０ｍｇ／ｌ以上３８０ｍｇ／ｌ以下にするので、栽培中の植物のカリウムの吸収を抑制するとともにカルシウムの吸収を促進させることができ、チップバーンの発生を抑えることができる。そのため、植物の生産効率を向上させることができる。
ここで、カリウム濃度を２０ｍｇ／ｌ以上１００ｍｇ／ｌ以下にする理由は、カリウム濃度を２０ｍｇ／ｌ以下にしてしまうと、カリウムが欠乏することによって葉色が薄く変色するカリウム欠乏症状が生じてしまい、また、カリウム濃度を１００ｍｇ／ｌ以上にするとチップバーンを抑制することができなくなるからである。
また、効果的にチップバーンを抑制しながら、カリウム欠乏症の発生を抑制できる好ましいカリウム濃度としては、カリウム濃度を従来の培養液の１／６倍程度となる２５ｍｇ／ｌ以上６５ｍｇ／ｌ以下にすることが挙げられる。

また、本発明の培養液を用いた水耕栽培装置は、植物を水耕栽培する水耕栽培装置であって、植物の根部が浸漬される請求項１記載の培養液と、植物に向かって光を射出するＬＥＤ光源とを具備することを特徴とする。

図１４は蛍光灯及びＬＥＤ光源を用いて栽培した植物の生体重を表すものである。図１４に示すように、ＬＥＤ光源を用いて栽培した植物の生体重は、蛍光灯を用いて栽培した植物の生体重よりも増加していることが分かる。そのため、本発明の水耕栽培装置は、ＬＥＤ光源を用いて植物の生育を促進しながら、上述の培養液でチップバーンの発生を抑制することができるので、植物の生産効率をより向上させることができる。

上述した本発明の水耕栽培装置の別の具体的な一態様としては、前記植物に風を送風する送風機構をさらに有し、前記送風機構は、定植時に、植物の新芽周辺及び株上部に風速１．０ｍ／ｓ以上の風を送風して、収穫時に、植物の新芽周辺に風速０．１ｍ／ｓ以上の風を送風するとともに植物の株上部に風速０．４ｍ／ｓ以上の風を送風するものを挙げることができる。

このように構成すれば、苗は葉から水分を蒸発させること（蒸散）によって根から培養液を吸い上げるので、定植時に、植物の新芽周辺及び株上部に風速１．０ｍ／ｓ以上の風を送風して、収穫時に、植物の新芽周辺に風速０．１ｍ／ｓ以上の風を送風するとともに植物の株上部に風速０．４ｍ／ｓ以上の風を送風すると葉から水分が蒸発し易くなって、根から培養液を吸い上げ易くなるので、チップバーンの発生を効果的に抑えることができる。
ここで、定植時に植物の新芽周辺及び株上部に風速１．０ｍ／ｓ以下の風や、収穫時に植物の新芽周辺に風速０．１ｍ／ｓ以下の風や植物の株上部に風速０．４ｍ／ｓ以下の風を送風しても、葉から蒸散する水分が十分ではなく、チップバーンの発生を抑えることができなくなるからである。

本発明によれば、確実にチップバーンの発生を抑制することができる培養液及びこの培養液を用いた水耕栽培装置を提供することができる。

本実施形態にかかる水耕栽培装置の概略図。 比較培養液を用いた場合において、蛍光灯を用いた苗とＬＥＤ光源を用いた苗との生体重を示すグラフ。 比較培養液を用いた場合において、蛍光灯を用いた苗とＬＥＤ光源を用いた苗とのチップバーンの発生率を示すグラフ。 本実施形態にかかる培養液１を用いた場合において、蛍光灯を用いた苗とＬＥＤ光源を用いた苗との生体重を示すグラフ。 本実施形態にかかる培養液１を用いた場合において、蛍光灯を用いた苗とＬＥＤ光源を用いた苗とのチップバーンの発生率を示すグラフ。 本実施形態にかかる培養液２を用いた場合において、蛍光灯を用いた苗とＬＥＤ光源を用いた苗との生体重を示すグラフ。 本実施形態にかかる培養液２を用いた場合において、蛍光灯を用いた苗とＬＥＤ光源を用いた苗とのチップバーンの発生率を示すグラフ。 本実施形態にかかる培養液３を用いた場合において、蛍光灯を用いた苗とＬＥＤ光源を用いた苗とのチップバーンの発生率を示すグラフ。 本実施形態にかかる培養液３を用いた場合において、蛍光灯を用いた苗とＬＥＤ光源を用いた苗とのチップバーンの発生率を示すグラフ。 本実施形態にかかる水耕栽培装置の上面図。 本実施形態にかかる培養液２を用いた場合において、第１領域のチップバーンの発生率を示すグラフ。 本実施形態にかかる培養液２を用いた場合において、第２領域のチップバーンの発生率を示すグラフ。 本実施形態にかかる培養液２を用いた場合において、第３領域のチップバーンの発生率を示すグラフ。 従来の培養液を用いた場合において、蛍光灯を用いた苗とＬＥＤ光源を用いた苗との生体重を示すグラフ。 （ａ）正常なサンチュを示す撮像図。（ｂ）軽度のチップバーンが発生したサンチュを示す撮像図。（ｃ）中度のチップバーンが発生したサンチュを示す撮像図。（ｄ）重度のチップバーンが発生したサンチュを示す撮像図。 従来の培養液に含まれる各成分濃度を示すグラフ。 従来の培養液を用いた場合におけるカルシウム濃度の変化を示すグラフ。 従来の培養液を用いた場合におけるカリウム濃度の変化を示すグラフ。

本発明に係る水耕栽培装置の一実施形態について以下に説明する。

本実施形態にかかる水耕栽培装置１は、例えば植物工場等の室内で植物を栽培するためのものであって、図１に示すように、植物が植え込まれる容器２と、容器２に貯留される培養液３と、植物に向かって光を照射するＬＥＤ光源４と、培養液３の液温を調整する液温調整部６と、培養液３のｐＨ及び電気伝導度を調整する培養液調整部５と、液温調整部６及び培養液調整部５を収容するタンク１２と、ＬＥＤ光源４、容器２、液温調整部６及び培養液調整部５等が収容された栽培室７と、栽培室７内に風を起こす送風機構８と、栽培室７の温度・湿度等の空気を調整する図示しない空気調整部と、ＬＥＤ光源４、液温調整部６、培養液調整部５、送風機構８及び空気調整部を制御する制御部９とを具備するものである。

容器２は、上方が開口する筐体で構成されたものであり、該開口内には培養液３が貯留されて、この培養液３には、複数の植物（苗）の根部が浸漬するように植え付けられている。また、容器２には配管１０が接続されており、この配管１０は、容器２内の培養液３が一端から流出するとともに、他端から培養液３が容器２内に流入するように、両端が容器２に接続されている。そして、配管１０の下流側には、配管１０内の培養液３を容器２内に流入させるためのポンプ１１が設けられている。また、本実施形態では、容器２に植え込まれる植物として、例えばレタス、サンチュ等の葉物を用いることができる。

培養液３は、ＥＣ値が１．２ｍＳ／ｃｍ以上３．０ｍＳ／ｃｍ以下となる場合において、カリウム濃度が、従来の培養液のカリウム濃度の１／８〜１／４程度となる２０ｍｇ／ｌ以上１００ｍｇ／ｌ以下となるものを用いるとともに、カルシウム濃度が、従来の培養液のカルシウム濃度の２倍程度となる１５０ｍｇ／ｌ以上３８０ｍｇ／ｌ以下のものを用いた。より具体的には、以下、表２に示す値のものを用いた。

ここで、表１は、電気伝導度（以下、ＥＣ値と記す）が２．５ｍＳ／ｃｍにおける従来の培養液の酸化カリウム濃度及び酸化カルシウム濃度の値を示すものである。下記の表１から、ＥＣ値が２．５ｍＳ／ｃｍにおけるカリウム濃度は３２３ｍｇ／ｌ、カルシウム濃度は１５８ｍｇ／ｌである。

表２は、本実施形態における培養液３において、ＥＣ値が２．５ｍＳ／ｃｍのときの酸化カリウム濃度及び酸化カルシウム濃度の値である。下記の表２から、ＥＣ値が２．５ｍＳ／ｃｍにおけるカリウム濃度は５４ｍｇ／ｌ、カルシウム濃度は３１６ｍｇ／ｌであり、従来のカリウム濃度に比べると約１／６、従来のカルシウム濃度に比べると約２倍になっていることが分かる。なお、そのほかの成分濃度に関しては、例えば市販の培養液等と同じものを用いることができる。

本実施形態では、従来の培養液のカリウム濃度の１／６程度となる２５ｍｇ／ｌ以上６５ｍｇ／ｌ以下の範囲のものを用いたが、この他にも、従来の培養液のカリウム濃度の１／４程度となる４０ｍｇ／ｌ以上１００ｍｇ／ｌ以下の範囲のものを用いることもできるし、従来の培養液のカリウム濃度の１／８程度となる２０ｍｇ／ｌ以上５０ｍｇ／ｌ以下の範囲のものを用いることもできる。

ＬＥＤ光源４は、平板状の基板の一方の面に複数のＬＥＤ素子を多数敷設したもので、ＬＥＤ素子から照射される光が苗の方を向くように設置してある。このＬＥＤ素子としては例えば表面実装型のものや砲弾型のものを使用することができる。

液温調整部６は、培養液３の液温を調整するものであって、タンク１２に収容されるとともに、配管１０の周囲に設けられた図示しない加熱機構や冷却機構等から構成される。そして、これらの機構によって配管１０を加熱又は冷却して、配管１０内を流れる培養液３を加熱又は冷却することで培養液３の液温を調整するものである。

培養液調整部５は、培養液３の濃度やｐＨ値を調整するものであって、タンク１２に収容されるとともに、配管１０を流れる培養液３に所定量の水を加えるための図示しない第１接続配管、及び、配管１０を流れる培養液３に培養液３の原液（濃縮培養液）や不足している所定成分の溶液を加えるための図示しない第２接続配管を具備する。この第１接続配管と第２接続配管は下流側の一端が配管１０に接続されるとともに、第１接続配管又は第２接続配管と配管１０との接続を切り換える図示しないバルブを具備し、バルブを切り換えることで、配管１０に第１接続配管又は第２接続配管を介して水又は濃縮培養液や所定成分の溶液が供給されるものである。

送風機構８は、栽培室７内に風を起こすためのものであって、例えば中心部分が固定されるとともに円形状に設置された複数のブレードが一定方向に回転することで風を起こすものを用いることができる。本実施形態の送風機構８は、植物を容器２に植え込む定植時において、全ての植物に風速１．０ｍ／ｓの風が当たるようにするとともに、植物を収穫する収穫時において、全ての植物に風速０．１〜０．４ｍ／ｓの風が当たるようにするものである。

空気調整部は、栽培室７内の空気を所定温度または所定湿度に保つものであって、例えば栽培室７内に設置された空気調和機等から構成されている。

制御部９は、植物の生育環境を制御するためのものであって、ＬＥＤ光源４、液温調整部６、培養液調整部５、空気調整部等を制御するものである。構造的には、ＣＰＵ、内部メモリ、Ｉ／Ｏバッファ回路、ＡＤコンバータ等を有した所謂コンピュータ回路であって、内部メモリの所定領域に格納したプログラムに従って動作することで情報処理を行うものである。

以下に、培養液３を調整する動作を説明する。

容器２内の培養液３の液温、ＥＣ値、ｐＨ値、水位は全て図示しないセンサによって一定時間間隔で測定されて、該測定データが制御部９に送信されている。
制御部９は、該測定データと予め定めた設定データとの偏差を算出して、この偏差に微分処理等の演算を施して制御データを生成し、この制御データを液温調整部６又は培養液調整部５に入力する。なお、本実施形態では、設定データのＥＣ値としては２．５ｄＳ／ｍ、設定データのｐＨ値としては６．０〜６．５が用いられる。

液温調整部６が制御データを受信すると、該制御データに従って配管１０を加熱又は冷却することで、培養液３の液温を調整する。また、培養液調整部５が制御データを受信すると、該制御データに従ってバルブを切り換えて、培養液３に水又は原液／溶液を加えることで培養液３のｐＨ値、ＥＣ値又は水位を調整する。

なお、空気調整部を制御する方法も同様であって、栽培室７内の温度や湿度を測定する図示しないセンサが測定した測定データと、予め定めた設定データとの偏差を算出して、この偏差に微分処理等の演算を施して制御データを生成し、この制御データに従って空気調整部が栽培室７内の空気を調整する。

上述したように構成した本実施形態の培養液３及び該培養液３を用いた水耕栽培装置１は、以下のような格別な効果を有する。

つまり、１．２ｍＳ／ｃｍ以上３．０ｍＳ／ｃｍ以下となる電気伝導度のもとで、カリウム濃度を従来の培養液３の１／８倍〜１／４倍程度となる２０ｍｇ／ｌ以上１００ｍｇ／ｌ以下に抑えるとともに、カルシウム濃度を従来の培養液３の２倍程度となる１５０ｍｇ／ｌ以上３８０ｍｇ／ｌ以下にするので、栽培中の植物のカリウムの吸収を抑制するとともにカルシウムの吸収を促進させることができ、チップバーンの発生を抑えることができる。そのため、植物の生産効率を向上させることができる。

また、効果的にチップバーンを抑制しながら、カリウム欠乏症の発生を抑制できる好ましいカリウム濃度としては、２０ｍｇ／ｌ以上１００ｍｇ／ｌ以下、さらに好ましくは、カリウム濃度を従来の培養液３の１／６倍程度となる２５ｍｇ／ｌ以上６５ｍｇ／ｌ以下にすることが挙げられる。

本発明の培養液３を用いた水耕栽培装置１は、ＬＥＤ光源４を用いて植物の生育を促進しながら、カリウム濃度を従来の培養液３の１／８倍〜１／４倍程度となる２０ｍｇ／ｌ以上１００ｍｇ／ｌ以下に抑えるとともに、カルシウム濃度を従来の培養液３の２倍程度となる１５０ｍｇ／ｌ以上３８０ｍｇ／ｌ以下にした培養液３でチップバーンの発生を抑制することができるので、植物の生産効率をより向上させることができる。

加えて、本実施形態における水耕栽培装置は、定植時に、植物の新芽周辺及び株上部に風速１．０ｍ／ｓ以上の風を送風して、収穫時に、植物の新芽周辺に風速０．１ｍ／ｓ以上の風を送風するとともに植物の株上部に風速０．４ｍ／ｓ以上の風を送風するので、葉から水分が蒸発し易くなって、根から培養液を吸い上げ易くなるので、チップバーンの発生を効果的に抑えることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限られたものではなく、その趣旨に反しない範囲で様々な変形が可能である。

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

本発明に係る培養液との比較として、カリウム濃度を従来の培養液の２／３倍程度である２１６ｍｇ／ｌ（酸化カリウム濃度：２６０ｍｇ／ｌ）とするとともに、カルシウム濃度を従来の培養液の２倍程度である３１６ｍｇ／ｌ（酸化カルシウム濃度：４４２ｍｇ／ｌ）とした比較培養液を用いて生体重及びチップバーンの発生率を実験した結果を図２及び図３に示す。

＜実験条件＞
品目：サンチュ
栽培期間：３０日
比較培養液：以下の表３に示す酸化カリウム濃度及び酸化カルシウム濃度のものを用いた。この酸化カリウム濃度をカリウム濃度に換算すると、２１６ｍｇ／ｌ、酸化カルシウム濃度をカルシウム濃度に換算すると、３１６ｍｇ／ｌとなる。なお、そのほかの成分濃度に関しては、例えば市販の培養液と同じものを用いている。

培養液の電気伝導度（ＥＣ値）：２．５
培養液のｐＨ値：６．０〜６．５
培養液の液温：２５℃
生育方法：ウレタンスポンジに播種し４日間発芽させて、高出力蛍光灯下で１２日間育苗した。その後、育苗した苗を培養液が貯留された容器に移植して、蛍光灯、ＬＥＤ光源１及びＬＥＤ光源２を用いて１４日間栽培を行った。ここで、ＬＥＤ光源として、光源１は赤色／青色の光を射出するもの、光源２は赤色／青色の光に加えて近赤外の光を射出するものを用いた。

＜実験結果＞
・生体重について
図２に示すように、ＬＥＤ光源を用いた植物の方が蛍光灯を用いた植物に比べて生体重が増加していた。また、ＬＥＤ光源ではＬＥＤ光源２を用いた植物の方がＬＥＤ光源１を用いた植物よりも生体重が増加していた。そのため、ＬＥＤ光源を用いた方が蛍光灯を用いるよりも植物の生育が促進されることが分かる。また、ＬＥＤ光源でも、近赤外の光を用いると、より生育を促進することができることが分かる。
・チップバーンの発生について
図３に示すように、全ての光源を用いた苗において、チップバーンが発生しており、ＬＥＤ光源を用いた植物の方が蛍光灯を用いた植物に比べてチップバーンの発生率が高くなっている。特に、ＬＥＤ光源１を用いた植物では、約６０％の植物にチップバーンが発生しており、商品として許容されうる軽度のチップバーンを除くと、約３０％の植物が廃棄対象になってしまうことが分かる。

次に、本発明に係る培養液として、カリウム濃度を従来の培養液の１／４倍程度である８１ｍｇ／ｌ（酸化カリウム濃度：９７ｍｇ／ｌ）とするとともに、カルシウム濃度を従来の培養液の２倍程度である３１６ｍｇ／ｌ（酸化カルシウム濃度：４４２ｍｇ／ｌ）とした培養液１を用いて生体重及びチップバーンの発生率を実験した結果を図４及び図５に示す。
＜実験条件＞
培養液１：以下の表４に示す酸化カリウム濃度及び酸化カルシウム濃度のものを用いた。この酸化カリウム濃度をカリウム濃度に換算すると、８１ｍｇ／ｌ、酸化カルシウム濃度をカルシウム濃度に換算すると、３１６ｍｇ／ｌとなる。なお、そのほかの成分濃度に関しては、例えば市販の培養液と同じものを用いている。

なお、培養液１以外の実験条件については実施例１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

＜実験結果＞
・生体重について
図４に示すように、ＬＥＤ光源を用いた植物の方が、蛍光灯を用いた植物に比べて生体重が増加していた。また、ＬＥＤ光源を用いた植物ではＬＥＤ光源２を用いた植物の方がＬＥＤ光源１を用いた植物よりも生体重が増加していた。そのため、実施例１と同様にＬＥＤ光源を用いた方が蛍光灯を用いるよりも植物の生育が促進されることが分かる。また、ＬＥＤ光源でも、近赤外の光を用いると、より生育を促進することができることが分かる。
・チップバーンの発生について
図５に示すように、どの光源を用いた植物においても、チップバーンが発生していることが分かる。しかし、比較培養液を用いた実施例１に比べると、重度のチップバーンの発生は見られず、商品として許容されうる軽度のチップバーンを除くと、全ての光源を用いた植物においてチップバーンの発生率を１０％以下に抑えることができた。
そのため、カリウム濃度を従来の培養液の１／４倍程度にするとともにカルシウム濃度を従来の培養液の２倍程度にした培養液を用いると、チップバーンの発生を抑えることができる。

次に、本発明に係る培養液として、カリウム濃度を従来の培養液の１／６倍程度である５４ｍｇ／ｌ（酸化カリウム濃度：６５ｍｇ／ｌ）とするとともに、カルシウム濃度を従来の培養液の２倍程度である３１６ｍｇ／ｌ（酸化カルシウム濃度：４４２ｍｇ／ｌ）とした培養液２を用いて生体重及びチップバーンの発生率を実験した結果を図６及び図７に示す。
＜実験条件＞
培養液２：以下の表５に示す酸化カリウム濃度及び酸化カルシウム濃度のものを用いた。この酸化カリウム濃度をカリウム濃度に換算すると、５４ｍｇ／ｌ、酸化カルシウム濃度をカルシウム濃度に換算すると、３１６ｍｇ／ｌとなる。なお、そのほかの成分濃度に関しては、例えば市販の培養液と同じものを用いている。

なお、培養液２以外の実験条件については実施例１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

＜実験結果＞
・生体重について
図６に示すように、ＬＥＤ光源を用いた植物の方が、蛍光灯を用いた植物に比べて生体重が増加していた。また、ＬＥＤ光源ではＬＥＤ光源２を用いた植物の方がＬＥＤ光源１を用いた植物よりも生体重が増加していた。しかし、図１４に示す従来の培養液を用いた植物の生体重や、図２及び４に示す培養液１、２を用いた植物の生体重に比べると、本実施例にかかる植物の生体重は減少していることが分かる。
・チップバーンの発生について
図７に示すように、ＬＥＤ光源１を用いた植物にチップバーンが発生したが、蛍光灯及びＬＥＤ光源２を用いた植物についてはチップバーンの発生は見られなかった。また、チップバーンが発生したＬＥＤ光源１を用いた植物においても軽度のチップバーンを除いたチップバーンの発生率は、１４％程度に抑えられている。

次に、本発明に係る培養液として、カリウム濃度を従来の培養液の１／８倍程度である４０ｍｇ／ｌ（酸化カリウム濃度：４９ｍｇ／ｌ）とするとともに、カルシウム濃度を従来の培養液の２倍程度である３１６ｍｇ／ｌ（酸化カルシウム濃度：４４２ｍｇ／ｌ）とした培養液３を用いて生体重及びチップバーンの発生率を実験した結果を図８及び図９に示す。
＜実験条件＞
培養液３：以下の表６に示す酸化カリウム濃度及び酸化カルシウム濃度のものを用いた。この酸化カリウム濃度をカリウム濃度に換算すると、４０ｍｇ／ｌ、酸化カルシウム濃度をカルシウム濃度に換算すると、３１６ｍｇ／ｌとなる。なお、そのほかの成分濃度に関しては、例えば市販の培養液と同じものを用いている。

なお、培養液３以外の実験条件については実施例１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

＜実験結果＞
・生体重について
図８に示すように、ＬＥＤ光源を用いた植物の方が、蛍光灯を用いた植物に比べて生体重が増加していたものの、図１４に示す従来の培養液を用いた植物の生体重や、図２、４に示す培養液１、２を用いた植物の生体重に比べると、本実施例の植物の生体重は減少していることが分かる。
・チップバーンの発生について
図９に示すように、ＬＥＤ光源１及びＬＥＤ光源２を用いた植物において数％のチップバーンの発生があったものの、実施例１及び実施例２に比べると、チップバーンの発生を抑えることができる。
・その他
葉先の色が薄くなって黄色に変色するカリウム欠乏症の症状が見られた。

以上、実施例１、２、３、４を比較すると、カリウム濃度を減らすにつれて、生体重が減少するものの、チップバーンの発生を抑えることができる。しかし、実施例４までカリウム濃度を減らしてしまうと、チップバーンの発生は抑えられるものの、カリウム欠乏症の症状が出てしまう。そのため、チップバーンの発生を抑えることができるとともに、カリウム欠乏症等が生じないようにするには、カリウム濃度が従来の培養液の１／６倍程度である５４ｍｇ／ｌの培養液２を用いることが一番好ましいと考えられる。

次に、風速がチップバーンに与える影響を調べるために以下の実験を行った。

＜実験条件＞
品目：サンチュ
栽培期間：３０日
培養液：１／６Ｋ
培養液の電気伝導度（ＥＣ値）：２．５
培養液のｐＨ値：６．０〜６．５
培養液の液温：２５℃
生育方法：ウレタンスポンジに播種し４日間発芽させて、高出力蛍光灯下で１２日間育苗した。その後、育苗した苗を容器に並べて移植して、ＬＥＤ光源２を用いて１４日間栽培を行った。
このとき、図１０に示すように、送風機構８の位置から５０ｃｍ以上１７５ｃｍ以下の領域を第１領域、１７５ｃｍ以上３００ｃｍ以下の領域を第２領域、３００ｃｍ以上の領域を第３領域とする。
そして、定植時に、第１領域、第２領域、第３領域における植物の新芽周辺及び株上部の風速を測定したものが以下の表７であり、収穫時に、第１領域、第２領域、第３領域における植物の新芽周辺及び株上部の風速を測定したものが以下の表８である。
ここで、具体的に新芽周辺の風速は、苗の略中心にある新芽先端から１〜２ｃｍ離したところに配置した風速センサで測定したものであり、株上部の風速は、高さ方向に一番伸びている葉から５ｃｍ程度上方に配置したセンサで測定したものである。
なお、株上部と新芽周辺の風速を測定した理由は以下の通りである。まず、株上部の風速を測定したのは、植物が生長するに連れて、葉が多く展開し、株が大きくなると植物の周辺を流れる風速が低下してくるので、株全体に対する風速を評価する必要があるからである。また、新芽周辺の風速を測定したのは、チップバーンの発生部位が新芽周辺となるため、株全体の風速評価だけではチップバーンの発生と風速との関係性に対する評価が不十分となるおそれがある。そこで、新芽周辺の風速を測定したものである。

＜実験結果＞
・第１領域
図１１に示すように、第１領域では、蛍光灯光源を用いた植物及びＬＥＤ光源２を用いた植物においてチップバーンの発生は見られなかった。ＬＥＤ光源１を用いた植物においては、約４０％程度のチップバーンの発生が見られたが、軽度のチップバーンを除くとその発生率は２０％以下に抑えることができた。
・第２領域
図１２に示すように、第２領域では、蛍光灯光源を用いた植物ではチップバーンの発生は見られなかったが、ＬＥＤ光源を用いた植物ではチップバーンの発生が見られ、ＬＥＤ光源１を用いた苗では約５０％、ＬＥＤ光源２を用いた植物では約２５％程度のチップバーンが発生していた。そのため、第１領域と比較すると、第２領域の方がチップバーンの発生率が増加していることが分かる。
・第３領域
図１３に示すように、第３領域では、全ての光源を用いた植物でチップバーンが発生していることが分かる。特にＬＥＤ光源１及びＬＥＤ光源２を用いた植物では、約８０％以上にチップバーンが発生していることが分かる。そのため、第１領域及び第２領域と比較すると、第３領域では一番チップバーンが発生し易いことが分かる。

実施例５の実験結果より、定植時の植物では、新芽周辺及び株上部において１．０ｍ／ｓ以上、収穫時の植物では、新芽周辺で０．１.ｍ／ｓ以上、株上部では、０．４ｍ/ｓ以上の風が当たると、チップバーンの発生の抑制できることが分かる。これは、苗は葉から水分を蒸発させること（蒸散）によって根から培養液を吸い上げるので、葉に風が当たることで葉から水分が蒸発し易くなって、根から培養液を吸い上げることができたため、チップバーンの発生を抑えることができたためであると考えられる。
ここで、株全体の風速が強すぎると、外葉の蒸散により外側の葉にはカルシウムが供給され易くなるが、新芽周辺では水分吸収が抑制されてカルシウムが供給されにくくなると考えられる。
そこで、定植時には、新芽周辺及び株上部に１．０ｍ／ｓ以上の風速を送るとともに、収穫時に、新芽周辺で０．１.ｍ／ｓ以上、株上部では、０．４ｍ/ｓ以上の風速を送ることで、新芽の水分蒸発を促進させながら、外葉の余分な水分蒸発を防ぐことができるので、チップバーンを効果的に抑制することができる。

１・・・水耕栽培装置
２・・・容器
３・・・培養液
４・・・ＬＥＤ光源
５・・・培養液調整装置
６・・・液温調整装置
７・・・栽培室
８・・・送風機構
９・・・制御部
１０・・配管
１１・・バルブ
１２・・タンク

Claims (4)

1. 水耕栽培に用いられ、植物の根部が浸漬される培養液であって、
   カリウム濃度が、２０ｍｇ／ｌ以上１００ｍｇ／ｌ以下であり、
   カルシウム濃度が、１５０ｍｇ／ｌ以上３８０ｍｇ／ｌ以下であることを特徴とする培養液。
2. 前記カリウム濃度が、２５ｍｇ／ｌ以上６５ｍｇ／ｌ以下であることを特徴とする請求項１記載の培養液。
3. 植物を水耕栽培する水耕栽培装置であって、
   植物の根部が浸漬される請求項１記載の培養液と、
   植物に向かって光を射出するＬＥＤ光源とを具備することを特徴とする水耕栽培装置。
4. 前記植物に風を送風する送風機構をさらに有し、
   前記送風機構は、定植時に、植物の新芽周辺及び株上部に風速１．０ｍ／ｓ以上の風を送風して、収穫時に、植物の新芽周辺に風速０．１ｍ／ｓ以上の風を送風するとともに植物の株上部に風速０．４ｍ／ｓ以上の風を送風することを特徴とする請求項３記載の水耕栽培装置。