JP2017000102A - 農作物のハウス栽培方法及び栽培設備 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、農作物のハウス栽培において、農作物が植栽された土壌の加熱と、植栽された畝に沿ってその両側に配設された遠赤外線放射体からの遠赤外線の照射とによって農作物の生長を促し、収穫量の増大が図れる農作物のハウス栽培方法及びその栽培設備の提供を課題とする。
【解決手段】ハウス内の土壌中に地表から４０ｃｍ〜８０ｃｍの深さに埋設したパイプに熱媒体液を循環させて寒冷時にハウス内土壌の温度を高めるとともに、熱媒体液を循環させる熱良導体製チューブにセラミックスチューブを被装し、又はセラミックス粉末層を被苞した遠赤外線放射体、あるいはセラミックスチューブ内に電熱線を挿通した遠赤外線放射体を農作物が植栽された畝に沿った両脇の地上に配設して遠赤外線を直接農作物に照射してなる農作物のハウス栽培方法、及びその栽培設備による。
【選択図】 図１

Description

本発明は、農作物のハウス栽培において、ハウス内の土壌中に埋設したパイプに熱媒体液を還流させて土壌温度を高めるとともに、栽培する農作物の畝に沿って地上に配設した遠赤外線放射体からの遠赤外線を農作物に直接照射することによって、農作物の生長を促して収穫増を図る農作物のハウス栽培方法及びその栽培設備に関する。

農作物のハウス栽培における暖房方法としては、温風暖房機によるハウス内の空気を暖めるものが広く用いられてきている。
しかし、寒冷地にあっては温風暖房機によるハウス内の温度上昇のみでは、農作物を栽培する土壌の温度が上がらないことから、ハウス内の土壌温度を高めて農作物の生長を促して収量の増加を図る農作物のハウス栽培方法の発明がいくつか開示されている。

例えば、本特許出願人による開示の『土壌の熱消毒方法』は、
『［請求項１］ハウス内の土壌中に地表から深さ４０ｃｍ乃至８０ｃｍにパイプを埋設し、パイプ中に温水又は温液を通して土壌を温める地中暖房装置を使用して、夏期にハウス及びマルチを通過した太陽熱と地中暖房装置との併用により土壌の温度を上昇させて土壌の熱消毒を行うことを特徴とする土壌の熱消毒方法。
［請求項２］パイプの埋設深さを地表から６０ｃｍとしたことを特徴とする請求項１記載の土壌の熱消毒方法。
［請求項３］ハウス内の土壌中に地表から深さ４０ｃｍ乃至８０ｃｍにパイプを埋設し、パイプ中に温水または温液を通して土壌を温める地中暖房装置を使用して、夏期にハウス及びマルチを通過した太陽熱と地中暖房装置との併用により土壌の温度を上昇させて土壌の熱消毒を行い、冬期には地中暖房装置により土壌の温度を上昇させて地中暖房を行うことを特徴とする土壌の熱消毒方法。』（特許文献１）であり、
また、別途開示の『土壌加温方法おびそれを用いるハウス栽培設備』は、
『［請求項１］農作物栽培用ハウス内の土壌中に、該ハウス両側縁間で複数並列した放熱パイプを所定深さで埋設し、該放熱パイプ中に熱媒体を通して土壌を加熱する土壌加温方法であって、前記放熱パイプ並列方向での単位距離当たり、前記ハウス内平面の両側縁部での埋設放熱パイプの平均断面積が、該両側縁部の間での埋設放熱パイプの平均断面積よりも大きくなるようにしたこと特徴とする土壌加温方法。
［請求項２］前記ハウス内平面の両側縁部での埋設放熱パイプの平均本数を、該両側縁部間での埋設放熱パイプの平均本数より多くした請求項１記載の土壌加温方法。
［請求項３］前記ハウス内平面の両側縁部での埋設放熱パイプの平均直径を、該両側縁部間での埋設放熱パイプの平均直径より大きくした請求項１または２記載の土壌加温方法。
［請求項４］農作物栽培用ハウスと、該ハウス両側縁間で複数並列して、該ハウス内の土壌中に所定深さで埋設された放熱パイプと、熱媒体を加熱するボイラと、該ボイラおよび前記放熱パイプ間で前記熱媒体を循環させるポンプとを備え、前記放熱パイプ並列方向での単位距離当たり、前記ハウス内平面の両側縁部での埋設放熱パイプの平均断面積が、該両側縁部の間での埋設放熱パイプの平均断面積よりも大きくなるようにしたことを特徴とするハウス栽培設備。』（特許文献２）がある。

他の例として、特許文献３の『植物栽培方法及び植物栽培用土壌加温装置』には、
『［請求項１］植物を植生する土壌に遠赤外線放射体を照射して、該遠赤外線作用により前記土壌を加温することを特徴とする植物栽培方法。
［請求項２］ハウス栽培の土壌に遠赤外線放射体を設け、該遠赤外線放射体の遠赤外線作用により前記土壌を加温することを特徴とする植物栽培方法。
［請求項３］前記遠赤外線放射体の一部を前記土壌に挿入することを特徴とする請求項２記載の植物栽培方法。
［請求項４］水耕栽培の水に遠赤外線放射体により遠赤外線を照射することを特徴とする植物栽培方法。
［請求項５］土壌に載置する基体に突部を下方に向けて設け、少なくとも前記突部を遠赤外線放射体により形成することを特徴とする植物栽培用土壌加温装置。
［請求項６］前記基体又は突部にヒータを設けたことを特徴とする請求項５記載の植物栽培用土壌加温装置。』が開示されている。

特許第３３６０８１６号公報 特許第３６７０５５１号公報 特開２００２−３０５９７３号公報

上記背景技術に記載した発明によって、栽培土壌を加熱して消毒し、また農作物を育成するのに適した土壌温度に保持することで栽培植物の生育によりよい効果をもたらすことは実証されてはいるが、寒冷地における早期栽培や、夜間におけるハウス内温度の低下によって、特に丈の高い農作物においてはその生長が阻まれるおそれが出てくる。そこで前記栽培土壌の加熱とともにハウス内の気温低下を温風暖房機の併用によって防ぐことも行われているが、暖められた空気はハウスの上部に滞留しやすいことから温暖な空気をハウス内に行き渡らせるためには、ファンによるハウス内空気の攪拌が必要となり、またハウス外への熱放散も大きいことから温風暖房機やファンなどの設置や運用にコストがかかるという問題が出てくる。また、ファンの運転によってハウス内に生じる気流が、栽培する農作物の育成に悪影響を与える懸念もある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、丈の高い農作物の寒冷時の保温を、ハウス内の空気全体を暖めて行うのではなく、当該農作物が植栽された畝に沿ってその両側に配設された遠赤外線放射体からの遠赤外線を農作物に直接照射することによって行い、農作物自体の発育効果を利用して育成する農作物のハウス栽培方法及びその栽培設備を提供しようとするものである。

本発明者は上記課題を下記の手段により解決した。
（１）農作物栽培用ハウス内の土壌中に地表から４０ｃｍ〜８０ｃｍの深さに埋設したパイプに熱媒体液を循環させて寒冷時にハウス内土壌の温度を高めるとともに、農作物が植栽された畝に沿った両脇の地上に配設された遠赤外線放射体からの遠赤外線を直接農作物に照射することを特徴とする農作物のハウス栽培方法。
（２）遠赤外線放射体が、熱媒体液を内通する熱良導体製チューブの外周に円筒形のセラミックスチューブを被装し、あるいはセラミックス粉末層を被包してなるものであることを特徴とする（１）に記載の農作物のハウス栽培方法。
（３）遠赤外線放射体が、セラミックスチューブ内に電熱線を挿通してなるものであることを特徴とする（１）に記載の農作物のハウス栽培方法。
（４）遠赤外線放射体が、地表近傍に固定配置されるものと、農作物の生長に伴って配置位置を上方に移動可能にしてなるものとが設けられてなることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載の農作物のハウス栽培方法。
（５）遠赤外線放射体からの遠赤外線放射量が、被放射農作物の生長にとって適切となるように、遠赤外線放射体へ供給する熱媒体液の温度を制御可能にしてなることを特徴とする（１）、（２）又は（４）のいずれか1項に記載の農作物のハウス栽培方法。
（６）遠赤外線放射体からの遠赤外線放射量が、被放射農作物の生長にとって適切となるように遠赤外線放射体の電熱線への供給電力を制御可能にしてなることを特徴とする（３）又は（４）に記載の農作物のハウス栽培方法。

（７）前記（１）、（２）、（４）又は（５）のいずれか１項に記載された栽培方法に用いる農作物のハウス栽培設備であって、農作物栽培用ハウスと、ハウス内の土壌中に地表から４０ｃｍ〜８０ｃｍの深さに埋設された複数列のパイプと、農作物が植栽された畝に沿ってその両脇に立設された支持体に架設された遠赤外線放射体と、前記該パイプ及び前記遠赤外線放射体の熱良導体製チューブに熱媒体液を供給し、循環させるためのボイラーとポンプ、及び供給する熱媒体液の温度制御機構とで構成されてなることを特徴とする農作物のハウス栽培設備。
（８）前記（１）、（３）、（５）又は（６）のいずれか１項に記載された栽培方法に用いる農作物のハウス栽培設備であって、農作物栽培用ハウスと、ハウス内の土壌中に地表から４０ｃｍ〜８０ｃｍの深さに埋設された複数列のパイプと、農作物が植栽された畝に沿ってその両脇に立設された支持体に架設された遠赤外線放射体と、前記パイプに熱媒体液を供給し、循環させるためのボイラー及びポンプと、前記遠赤外線放射体に挿通された電熱線への電力供給源、及び該供給電力の制御機構を備えてなることを特徴とする農作物のハウス栽培設備。
（９）遠赤外線放射体が、遠赤外線放射体を支持する支持体の地表近傍部分に固定して支持されるものと、農作物の生長に伴ってその支持位置が上方に移動可能にされてなるものとで構成されてなることを特徴とする（７）又は（８）に記載の農作物のハウス栽培設備。

本発明の農産物のハウス栽培方法及び栽培設備によって下記の効果が発揮できる。
〈１〉ハウス内の土壌中に地表から４０ｃｍ〜８０ｃｍの深さに埋設したパイプに熱媒体液を循環させてハウス内土壌の温度を高めるとともに、農作物が植栽された畝に沿った両脇の地上に配設された遠赤外線放射体からの遠赤外線を直接農作物に照射するので、
寒冷地や夜間など、ハウス内温度が農作物の生長に必要な温度以下なった場合であっても、温風暖房機によるハウス内空気全体を上昇させることなく、遠赤外線により農作物の生長が図れる。
〈２〉遠赤外線放射体が、熱媒体液を内通する熱良導体製チューブの外周に円筒形のセラミックスチューブを被装し、あるいはセラミックス粉末層を被包してなるので、
遠赤外線放射体の熱源となる熱媒体液の供給源を土壌への加温パイプへの熱媒体液供給源と共用でき、設備運用の簡素化が図れ、経費節減に寄与する。
また、遠赤外線放射体へ供給する熱媒体液の温度を制御可能にしていることから、遠赤外線放射体からの遠赤外線放射量が被放射農作物の生長にとって適切となるように制御できる。
〈３〉遠赤外線放射体が、セラミックスチューブ内に電熱線を挿通してなるものであり、かつ、前記電熱線への供給電力を制御可能にしているので、電熱線の温度を調整でき、遠赤外線放射体からの遠赤外線放射量が被放射農作物の生長にとって適切となるよう随時、容易に調整できる。
〈４〉遠赤外線放射体が、地表近傍に固定配置されるものと、農作物の生長に伴って配置位置を上方に移動可能にしてなるものとが設けられてなるので、農作物の品種ごとに、またその生長の度合いに適合させて前記遠赤外線放射体の位置を調整でき、農作物の育成促進と収穫増が図れる。

〈５〉前記（１）、（２）、（４）又は（５）のいずれか１項に記載された栽培方法に用いる農作物のハウス栽培設備であって、作物栽培用ハウスと、ハウス内の土壌中に地表から４０ｃｍ〜８０ｃｍの深さに埋設された複数列のパイプと、農作物が植栽された畝に沿ってその両脇に立設された支持体に架設された遠赤外線放射体と、前記パイプ及び前記遠赤外線放射体の熱良導体製チューブに熱媒体液を供給し、循環させるためのボイラーとポンプ、及び供給する熱媒体液の温度制御機構とで構成されているので、農作物の種別、成長過程に合わせて近赤外線の放射量を調整でき、また遠赤外線放射体に供給する熱媒体液の供給源を土壌への加温パイプへの熱媒体液供給源と共用でき、運用が容易でコスト低減が図れる。
〈６〉前記（１）、（３）、（５）又は（６）のいずれか１項に記載された栽培方法に用いる農作物のハウス栽培設備であって、農作物栽培用ハウスと、ハウス内の土壌中に地表から４０ｃｍ〜８０ｃｍの深さに埋設された複数列のパイプと、農作物が植栽された畝に沿ってその両脇に立設された支持体に架設された遠赤外線放射体と、前記遠赤外線放射体に挿通された電熱線への電力供給源、及び該供給電力の制御機構を備えているので、農作物の種別、成長過程に合わせて近赤外線の放射量を調整できる。
〈７〉支持体に架設された遠赤外線放射体が、地表近傍に固定設置されるものと、農作物の生長に伴ってその位置を上方に移動可能にされてなるものとで構成されているので、
栽培農作物の種類とその生長過程に合わせて遠赤外線放射体の位置を該農作物の随時最適位置に配設することができる。

本発明の農作物のハウス栽培方法を用いるハウス栽培設備の構成図 本発明の農作物のハウス栽培方法を用いたハウス内設備の配置状況の斜視図 遠赤外線放射体の構成図

本発明の農作物のハウス栽培方法、及び栽培設備を実施するための形態を、実施例の図に基づいて説明する。
図１は本発明の農作物のハウス栽培方法を用いるハウス栽培設備の構成図、図２は本発明の農作物のハウス栽培方法を用いたハウス内設備の配置状況の斜視図、図３は遠赤外線放射体の構成図である。
図において１は農作物栽培用ハウス、２は土壌加温用パイプ、３は遠赤外線放射体、３ａはセラミックスチュ−ブ、３ｂは熱良導体製チューブ、３ｃ電熱線、４は遠赤外線放射体の支持柱、５は熱媒体供給設備（ボイラ、ポンプ、熱媒体温度制御機構を含む）、１０は土壌、１１は畝、１２は農作物を示す。

本発明の農作物のハウス栽培方法を用いるハウス栽培設備は、図１及び図２に示すように、農作物栽培用ハウス１の土壌１０の地表から４０ｃｍ〜８０ｃｍの深さに埋設された複数列の土壌加温用パイプ２と、
農作物１２が植栽された畝１１に沿ってその両脇に立設された支持柱４に架設された遠赤外線放射体３と、
前記該パイプ及び前記遠赤外線放射体の銅製チューブに熱媒体液を供給し、循環させるためのボイラーとポンプ、及び供給する熱媒体液の温度制御機構とで構成された熱媒体液供給設備５とで構成されており、
寒冷時に前記土壌加温用パイプ２に熱媒体液供給設備５から熱媒体液を循環させてハウス１内の土壌１０の温度を高めるとともに、農作物１２が植栽された畝１１に沿った両脇の地上に配設された遠赤外線放射体３からの遠赤外線を直接農作物１２に照射して、農作物１２の生長促進と収穫増とを可能にしてなるものである。
土壌１０への加温によるハウス栽培については、すでにいくつかの実験施設において導入されその効果が確認されてれているところであるが、本発明はこの土壌１０の加温による農作物のハウス栽培に加えて、植物の育成に効果のある波長６〜１２μｍの遠赤外線を農作物栽培用ハウス１内で農作物１２に直接照射し吸収させ、さらなる生長を促し収穫量の増加を図ろうとするものである。
なお、図１に示した実施例においては、遠赤外線放射体３として、図３（ａ）に示す熱媒体液（例えば温水、シリコーン油等）を内通する熱良導体製チューブ３ｂ（例えば銅製チューブ）の外周に円筒形のセラミックスチューブ３ａを被装し、あるいはセラミックス粉末層を被包したものであるが、これに替えて図３（ｂ）に示すセラミックスチューブ３ａ内に電熱線３ｃを挿通してなるものであってよく、これらの遠赤外線放射体３は、図２に示すように、農作物１２が植栽された畝１１に沿って両側にそれぞれ立設された複数の遠赤外線放射体の支持柱４に架設、支持されて配設される。
この遠赤外線放射体３の配設位置は、栽培される植物の種類、生長過程によって随意変化させててよく、農作物の生長丈によっては図１の（ａ）に示すように配設を必要としないものから、（ｂ）（ｃ）に示すように１段又は２段配設などまで随時選択されてよい。図１（ａ）の栽培農作物の例としてはイチゴ、メロン、スイカなど地上を這って生長するものが挙げられ、（ｂ）の栽培農作物の例としてはナス、ピーマン、花卉などやや丈の高いものが挙げられる。そして（ｃ）の例としてはトマト、キュウリ、バラなどが挙げられる。なお、図１（ｃ）及び図２に示すように遠赤外線放射体３を上下に２段配設したものにあっては、下段に配設されたものは地表近傍に固定されて農作物の１２の根元を暖め、上段に配設されたものは農作物の生長に伴ってその位置を上方に移動可能にしておくことが好ましい。
そして前記遠赤外線放射体３から放射される遠赤外線の放射量を、栽培農作物の成長過程及び農作物栽培ハウス１内の気温変化に応じて調整することも必要となる。
なお、前記遠赤外線放射体３及び遠赤外線放射体の支持柱４は、土壌１０を耕し直す時には撤去できるよう配設されることが好ましい。
さらに、夏期における農作物栽培休止時に、前記土壌加温用パイプ２に高温の熱媒体液を循環さて土壌１０を加熱するとともに、土壌１０表面にマルチを敷設し、このマルチ及びハウスを通過した太陽熱を利用して土壌の熱消毒を実施すれば、病虫害の発生がなく薬剤散布を必要としない無農薬の農作物のハウス栽培方法も実現可能となる。

１：農作物栽培用ハウス
２：土壌加温用パイプ
３：遠赤外線放射体
３ａ：セラミックスチュ−ブ
３ｂ：熱良導体製チューブ
３ｃ：電熱線
４：遠赤外線放射体の支持柱
５：熱媒体液供給設備（ボイラ、ポンプ、温水温度制御機構を含む）
１０：土壌
１１：畝
１２：農作物

Claims (9)

1. 農作物栽培用ハウス内の土壌中に地表から４０ｃｍ〜８０ｃｍの深さに埋設したパイプに熱媒体液を循環させて寒冷時にハウス内土壌の温度を高めるとともに、農作物が植栽された畝に沿った両脇の地上に配設された遠赤外線放射体からの遠赤外線を直接農作物に照射することを特徴とする農作物のハウス栽培方法。
2. 遠赤外線放射体が、熱媒体液を内通する熱良導体製チューブの外周に、円筒形のセラミックスチューブを被装し、あるいはセラミックス粉末層を被包してなるものであることを特徴とする請求項１に記載の農作物のハウス栽培方法。
3. 遠赤外線放射体が、セラミックスチューブ内に電熱線を配設してなるものであることを特徴とする請求項１に記載の農作物のハウス栽培方法。
4. 遠赤外線放射体が、地表近傍に固定配置されるものと、農作物の生長に伴って配置位置を上方に移動可能にしてなるものとが設けられてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の農作物のハウス栽培方法。
5. 遠赤外線放射体からの遠赤外線放射量が、被放射農作物の生長にとって適切となるように、遠赤外線放射体へ供給する熱媒体液の温度を制御可能にしてなることを特徴とする請求項１、２又は４のいずれか1項に記載の農作物のハウス栽培方法。
6. 遠赤外線放射体からの遠赤外線放射量が、被放射農作物の生長にとって適切となるように遠赤外線放射体に挿通された電熱線への供給電力を制御可能にしてなることを特徴とする請求項３又は４に記載の農作物のハウス栽培方法。
7. 請求項１、２、４又は５のいずれか１項に記載された栽培方法に用いる農作物のハウス栽培設備であって、
   農作物栽培用ハウスと、ハウス内の土壌中に地表から４０ｃｍ〜８０ｃｍの深さに埋設された複数列のパイプと、
   農作物が植栽された畝に沿ってその両脇に立設された支持体に架設された遠赤外線放射体と、
   前記該パイプ及び前記遠赤外線放射体の熱良導体製チューブに熱媒体液を供給し、循環させるためのボイラーとポンプ、及び供給する熱媒体液の温度制御機構とで構成されてなることを特徴とする農作物のハウス栽培設備。
8. 請求項１、３、５又は６のいずれか１項に記載された栽培方法に用いる農作物のハウス栽培設備であって、
   農作物栽培用ハウスと、ハウス内の土壌中に地表から４０ｃｍ〜８０ｃｍの深さに埋設された複数列のパイプと、
   農作物が植栽された畝に沿ってその両脇に立設された支持体に架設された遠赤外線放射体と、
   前記遠赤外線放射体に挿通された電熱線への電力供給源、及び該供給電力の制御機構を備えてなることを特徴とする農作物のハウス栽培設備。
9. 遠赤外線放射体が、遠赤外線放射体を支持する支持体の地表近傍部分に固定して支持されるものと、農作物の生長に伴ってその支持位置が上方に移動可能にされてなるものとで構成されてなることを特徴とする請求項７又は８に記載の農作物のハウス栽培設備。
   

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