JP2020058285A - 水耕栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新たな塊茎の収穫量を増加させることができる水耕栽培装置を提供する【解決手段】水耕栽培装置２は、植物１の少なくとも１つの主茎１５がそれぞれ通過する少なくとも１つの茎用貫通孔２４ａを有する地表面部２４と、種塊茎１６から延びる少なくとも１つの根１３がそれぞれ通過する少なくとも１つの根用貫通孔２５ａを有する支持部２５と、を備え、少なくとも１つの茎用貫通孔２４ａと少なくとも１つの根用貫通孔２５ａとは、平面視において、互いに重ならないように、ずれた位置に設けられている。【選択図】図１

Description

本開示は、水耕栽培装置に関する。

従来から、土を使用せずに、塊茎類を栽培する水耕栽培装置の開発が進められている。そのような水耕栽培においては、地下空間に塊状栄養蓄積部としての塊茎を形成する塊茎類等が栽培されている。たとえば、次の特許文献１には、塊茎類の一例のジャガイモの人工的な水耕栽培方法に関する技術が開示されている。

このような水耕栽培装置においては、地上部の葉で光合成によって生成された栄養を効率的に地下部へ転流させることにより、地下空間において多数のストロンを発生させ、その多数のストロンから塊茎を効率的に肥大させている。

特開２０１６−１２３２８３号公報

一般に、上記の特許文献１に開示されたジャガイモ等の塊茎類の水耕栽培装置を用いる場合には、１つの種塊茎から生成される新たな塊茎の数を増加させることが求められている。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明の目的は、１つの種塊茎から生成される新たな塊茎の収穫数を増加させることができる水耕栽培装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る水耕栽培装置は、水または養液を貯留し、植物の地下部を受け入れる遮光性の栽培槽と、前記栽培槽の上側の開口を塞ぐように設けられ、前記植物の少なくとも１つの茎がそれぞれを通過する少なくとも１つの茎用貫通孔を有し、前記地下部が生長する地下空間と前記植物の地上部が生長する地上空間とを仕切る遮光性の地表面部と、前記植物の種塊茎を支持し、前記種塊茎から延びる少なくとも１つの根がそれぞれを通過する少なくとも１つの根用貫通孔を有し、前記種塊茎から生長するストロンおよび前記ストロンから形成される新たな塊茎が生長する塊茎用空間と、前記水または養液に浸るように前記水または養液を貯留する根用空間と、を仕切る支持部と、を備え、前記少なくとも１つの茎用貫通孔と前記少なくとも１つの根用貫通孔とは、平面視において、互いに重ならないように、ずれた位置に設けられている。

本開示によれば、１つの種塊茎から生成される新たな塊茎の収穫数を増加させることができる。

実施の形態の水耕栽培装置の縦断面図である。 実施の形態の水耕栽培装置の栽培槽の縦断面図である。 実施の形態の水耕栽培装置の（ａ）地表面部および（ｂ）支持部のそれぞれの平面図である。 実施の形態の他の例の水耕栽培装置の（ａ）地表面部および（ｂ）支持部のそれぞれの平面図である。

以下、図面を参照しながら、実施の形態の水耕栽培装置を説明する。

図１は、実施の形態に係る水耕栽培装置２を模式的に示す図である。なお、本実施の形態における水耕栽培装置２は、地下部が肥大する根物作物の栽培に適している。

本実施の形態では、水耕栽培装置２で栽培する植物１として、ジャガイモを例示する。しかしながら、水耕栽培装置２によって栽培される植物１は、ジャガイモに限定されず、種塊茎１６から延びる茎からストロン１１が延び、ストロン１１において新たな塊茎１２が肥大する塊茎類であれば、いかなるものであってもよい。

図１に示すように、水耕栽培装置２は、筐体３内に設置されている。筐体３は、実質的に密閉された空間を構成する箱体であり、具体的にはコンテナによって形成されている。筐体３には、扉（図示せず）が設けられている。作業者（栽培員）は、その扉を開閉することにより、筐体３の中へ入ったり、筐体３から出たりすることができる。

水耕栽培装置２と筐体３とは、植物１に光を照射することにより植物１を栽培する人工光型植物工場を構成している。なお、水耕栽培装置２と筐体３とによって、コンテナ式の閉鎖型植物工場が構成されている。

水耕栽培装置２は、植物１を栽培するための栽培槽２１と、植物１に供給する水または養液４０が貯留される養液槽２２と、植物１に光を照射する光照射部２３とを備えている。水耕栽培装置２によって植物１を栽培することで、植物１から複数のストロン１１が伸長する。ストロン１１から複数の新たな塊茎１２が肥大する。

栽培槽２１は、内部に空洞を有する上面が開放された直方体状の箱体であり、栽培棚４の上段に設置される。栽培槽２１の開口は、地表面部２４によって覆われている。栽培槽２１および地表面部２４のそれぞれは、遮光性を有している。また、主茎１５と茎用貫通孔２４ａとの間には、スポンジ等の柔軟性部材が充填されている。そのため、栽培槽２１および地表面部２４によって内包された地下空間３１内には、光が進入することが抑制されている。

地表面部２４は、植物１の地下部が生長する地下空間３１と植物１の地上部が生長する地上空間３２とを仕切っている。植物１の地下部は、主茎１５の下側部分、ストロン１１、新たな塊茎１２、および根１３を含む。植物１の地上部は、葉１４および主茎１５の上側部分を含む。

具体的には、栽培槽２１の内部が地下空間３１であり、栽培槽２１の外部の上方部分が地上空間３２である。植物１の地上部と地下部とは、異なる空間に存在している。

地表面部２４は、遮光性の平板状のシートで形成されている。地表面部２４には茎用貫通孔２４ａが設けられている。本実施の形態においては、地表面部２４は、１つの茎用貫通孔２４ａのみを有しているが、それぞれを少なくとも１つの主茎１５が通過する複数の茎用貫通孔２４ａを有していてもよい。

地下空間３１に配置された種塊茎（種イモ）１６である植物１から生長する主茎１５は、地下空間３１から茎用貫通孔２４ａを経由して地上空間３２に突出することができるようになっている。茎用貫通孔２４ａは、平面視において円形をなしているが、矩形等の他のいかなる形状を有していてもよい。茎用貫通孔２４ａは、スポンジ等の柔軟性部材で閉塞されていることが好ましい。

また、栽培槽２１の地下空間３１は、支持部２５によってさらに２つの空間に仕切られている。支持部２５は、栽培槽２１の内壁面に固定された仕切り板で形成されている。具体的には、栽培槽２１の地下空間３１は、支持部２５によって、上層の塊茎用空間３１ａ（地下一階）と下層の根用空間３１ｂ（地下二階）とに仕切られている。

上層の塊茎用空間３１ａは、植物１を栽培する際に、種塊茎１６から生長する複数のストロン１１と各ストロン１１の先端部が肥大することによって形成された新たな塊茎１２とが存在する空間である。下層の根用空間３１ｂは、植物１を栽培する際に、植物１から伸長する根１３が存在する空間（根域）である。

なお、栽培する植物１は支持部２５に載置されている。支持部２５には植物１から伸長する少なくとも１つの根１３がそれぞれを通過する少なくとも１つの根用貫通孔２５ａが設けられている。根用貫通孔２５ａは、スリット状を有しているが、円形等の他のいかなる形状を有していてもよい。

本実施の形態においては、支持部２５は、複数の根用貫通孔２５ａを有しているが、１つの根用貫通孔２５ａのみを有していてもよい。支持部２５としては、例えば、黒色または透明の塩化ビ板に根１３が貫通するように根用貫通孔２５ａを形成したものを用いることができる。

養液槽２２は、水または養液４０を貯留する箱状容器であり、例えば、栽培棚４の下段に設置される。栽培槽２１と養液槽２２とは、送液配管２６によって接続されているとともに排液配管２７によって接続されている。送液配管２６にはポンプ２６ａが設けられており、養液槽２２の水または養液４０は、ポンプ２６ａによって栽培槽２１に送液される。

具体的には、送液配管２６は栽培槽２１の地下空間３１の根用空間３１ｂに接続されている。栽培槽２１の地下空間３１の根用空間３１ｂに養液槽２２の水または養液４０が供給される。つまり、植物１の根１３のみに水または養液４０が供給される。なお、栽培槽２１に供給された水または養液４０は、排液配管２７を通じて養液槽２２に排出される。

これにより、栽培槽２１に供給された水または養液４０を栽培槽２１の根用空間３１ｂと養液槽２２内の空間との間に形成された経路で循環させることができる。そのため、水または養液４０が栽培槽２１内で滞留することにより、水または養液４０の組成が変化したり、根１３が腐敗したりすることを抑制できるとともに、水または養液４０を回収・再利用することができる 。

光照射部２３は、植物１に光を照射する装置である。光照射部２３は、例えばＬＥＤ（Light Emitted Diode）照明または蛍光灯等の照明装置等の人工光源である。本実施の形態において、光照射部２３は、植物１の上方に設置されている。植物１の地上部は、栽培槽２１から上方に突出している。そのため、植物１の葉１４は、光照射部２３から発せられた光を受けて光合成を行うことができる。なお、光照射部２３は、栽培槽２１の上方に位置し、栽培棚４の上段の棚の天面の下側面に取り付けられている。

図２を用いて、栽培槽２１をさらに詳しく説明する。

地表面部２４には茎用貫通孔２４ａが設けられている。そのため、栽培槽２１に配置された種塊茎１６から生長する主茎１５は、地下空間３１から地表面部２４の茎用貫通孔２４ａを通じて地上空間３２へと突き抜けることができる。

また、栽培槽２１の地下空間３１は、支持部２５によってさらに２つの空間に仕切られている。具体的には、栽培槽２１の地下空間３１は、上層の塊茎用空間３１ａ（地下一階）と下層の根用空間３１ｂ（地下二階）とに仕切られている。

上層の塊茎用空間３１ａは、植物１を栽培する際に、植物１から生長する複数のストロン１１と各ストロン１１の先端部が肥大することによって形成された新たな塊茎１２とが存在する空間である。下層の根用空間３１ｂは、植物１を栽培する際に、植物１から伸長する根１３が存在する空間（根域）である。

なお、栽培する植物１は支持部２５に載置されており、支持部２５には植物１から伸長する根１３が貫通できるように複数の根用貫通孔２５ａが設けられている。支持部２５としては、例えば、黒色又は透明の塩化ビニル板に根１３が貫通するように根用貫通孔２５ａを形成したものを用いることができる。

図２および図３を用いて、地表面部２４の茎用貫通孔２４ａと支持部２５の根用貫通孔２５ａの位置関係を説明する。

図２の栽培槽２１の縦断面図に示されるように、地表面部２４の茎用貫通孔２４ａと支持部２５の根用貫通孔２５ａとの水平方向の位置がずれるように配置されている。また、塊茎用空間３１ａは、上下方向すなわちＺ方向に高さｚを有している。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示されるように、地表面部２４の茎用貫通孔２４ａと支持部２５の根用貫通孔２５ａの位置が水平面においてＸ方向に距離ｘおよびＹ方向に距離ｙだけずれている。この場合、図２および図３から分かるように、地表面部２４の茎用貫通孔２４ａと支持部２５の根用貫通孔２５ａの間の距離が√（ｘ^２+ｙ^２+ｚ^２）である。

地表面部２４と支持部２５とは、平面視において、いずれも同一の矩形の外形を有している。矩形の地表面部２４と矩形の支持部２５とは、平面視において、互いに重なるように配置されている。この状況の下で、茎用貫通孔２４ａと根用貫通孔２５ａとの位置ずれは、平面視において、茎用貫通孔２４ａと根用貫通孔２５ａとが互いに重ならないのであれば、いかなるものであってもよい。

ただし、収穫される新たな塊茎１２の数を増加させるためにはストロン１１の数を増加させなければならない。そのため、茎用貫通孔２４ａと根用貫通孔２５ａとの位置ずれは、塊茎用空間３１ａに形成されるストロン１１の数が増加する程度であることが好ましい。

上記のことから分かるように、茎用貫通孔２４ａと根用貫通孔２５ａの位置が水平方向にずれている場合の茎用貫通孔２４ａと根用貫通孔２５ａとの間の距離は、塊茎用空間３１ａの高さｚに比較して長くなる。

言い換えると、地表面部２４および支持部２５は、それぞれ、平面視において矩形をなし、茎用貫通孔２４ａおよび根用貫通孔２５ａは、平面視において、矩形の長辺方向および矩形の短辺方向のそれぞれにおいて、互いにずれた位置に設けられている。そのため、塊茎用空間３１ａに存在する主茎１５の長さをより長くすることができる。

図４に示されるように、地表面部２４および支持部２５は、それぞれ、複数の茎用貫通孔２４ａおよび複数の根用貫通孔２５ａを含んでいる。１つの種塊茎１６のための少なくとも１つの茎用貫通孔２４ａと少なくとも１つの根用貫通孔２５ａとを１つの貫通孔セットとすると、地表面部２４および支持部２５は、複数の種塊茎１６のための複数の貫通孔セットを含んでいてもよい。

図４においては、左側の茎用貫通孔２４ａと左側の根用貫通孔２５ａとが１つの貫通孔セットであり、右側の茎用貫通孔２４ａと右側の根用貫通孔２５ａとが他の貫通孔セットである。

つまり、図４においては、複数、具体的には２つの同一態様の茎用貫通孔２４ａおよび根用貫通孔２５ａのセットが一方向に沿って並べられている。これによれば、塊茎用空間３１ａを効率的に利用することができるため、栽培槽２１を極力小型化することができる。

同一態様の茎用貫通孔２４ａおよび根用貫通孔２５ａの４以上のセットがマトリックス状に並べられていてもよい。

上記のように、複数の貫通孔セットのいずれも、同一の態様で、茎用貫通孔２４ａと根用貫通孔２５ａとは、平面視において、互いにずれた位置に設けられていることが好ましい。同一の態様とは、平面視における一方向、たとえば、図４におけるｘ方向において距離ｘだけ１つの貫通孔セットを他の貫通孔セットへ向かって移動させた場合、１つの貫通孔セットと他の貫通孔セットとが完全に重なるような態様である。

つまり、複数の同一態様の茎用貫通孔２４ａおよび根用貫通孔２５ａのセットが、一方向において繰り返して一方向に並べられている。これによれば、塊茎用空間３１ａをより効率的に利用することができるため、栽培槽２１を小型化することができる。したがって、単位体積あたりの新たな塊茎１２の収穫数を増加させることができる。

なお、平面視において、地上部の葉１４が占有する面積が地下部のストロン１１および新たな塊茎１２が占有する面積よりかなり大きいため、主茎１５が鉛直方向に対して傾いた方向に沿って延びていても、栽培槽２１を大きくする必要性は低い。そのため、本実施の形態によれば、栽培槽２１の容量を大きくすることなく、１つの種塊茎１６から生産される新たな塊茎１２の数を増加させることができる。

以下、実施の形態の水耕栽培装置２の特徴的構成およびそれにより得られる効果を説明する。
（１） 水耕栽培装置２は、栽培槽２１、地表面部２４、および支持部２５を備えている。栽培槽２１は、遮光性を有し、水または養液４０を貯留し、植物１の地下部を受け入れる。

地表面部２４は、遮光性を有し、栽培槽２１の上側の開口を塞ぐように設けられている。地表面部２４は、植物１の少なくとも１つの主茎１５がそれぞれを通過する少なくとも１つの茎用貫通孔２４ａを有している。地表面部２４は、地下部が生長する地下空間３１と植物１の地上部が生長する地上空間３２とを仕切る。

支持部２５は、植物１の種塊茎１６を支持し、種塊茎１６から延びる少なくとも１つの根１３がそれぞれを通過する少なくとも１つの根用貫通孔２５ａを有している。支持部２５は、種塊茎１６から生長するストロン１１およびストロン１１から形成される新たな塊茎１２が生長する塊茎用空間３１ａと水または養液４０に浸るように水または養液４０を貯留する根用空間３１ｂとを仕切る。

茎用貫通孔２４ａと根用貫通孔２５ａとは、平面視において、互いに重ならないように、ずれた位置に設けられている。

上記の構成によれば、種塊茎１６から斜め上方へ主茎１５を生長させることができる。そのため、地下空間３１における主茎１５の長さを増加させることができる。その結果、主茎１５からストロン１１が生長する節の数を増加させることができる。したがって、１つの種塊茎１６から生成される新たな塊茎１２の収穫量を増加させることができる。

（２） 地表面部２４および支持部２５は、それぞれ、平面視において矩形をなしていてもよい。また、少なくとも１つの茎用貫通孔２４ａおよび少なくとも１つの根用貫通孔２５ａは、平面視において、矩形の長辺方向および矩形の短辺方向のそれぞれにおいて、互いに重ならないように、ずれた位置に設けられていてもよい。

これによれば、地下空間３１の塊茎用空間３１ａに存在する主茎１５の長さをより長くすることができる。

（３） １つの種塊茎１６のための少なくとも１つの茎用貫通孔２４ａと少なくとも１つの根用貫通孔２５ａとを１つの貫通孔セットとすると、地表面部２４および支持部２５は、複数の種塊茎１６のための複数の貫通孔セットを含んでいてもよい。

これによれば、塊茎用空間３１ａを効率的に利用することができるため、栽培槽２１を極力小型化することができる。

（４） 複数の貫通孔セットは、平面視における一方向において１つの貫通孔セットを他の貫通孔セットへ向かって移動させた場合、１つの貫通孔セットと他の貫通孔セットとが重なるように設けられている。

これによれば、塊茎用空間３１ａをより効率的に利用することができるため、栽培槽２１を小型化することができる。

１ 植物
２ 水耕栽培装置
１１ ストロン
１２ 新たな塊茎
１３ 根
１５ 主茎
１６ 種塊茎
２１ 栽培槽
２４ 地表面部
２４ａ 茎用貫通孔
２５ 支持部
２５ａ 根用貫通孔
３１ 地下空間
３１ａ 塊茎用空間
３１ｂ 根用空間
３２ 地上空間
４０ 水または養液

Claims (4)

1. 水または養液を貯留し、植物の地下部を受け入れる遮光性の栽培槽と、
   前記栽培槽の上側の開口を塞ぐように設けられ、前記植物の少なくとも１つの茎がそれぞれを通過する少なくとも１つの茎用貫通孔を有し、前記地下部が生長する地下空間と前記植物の地上部が生長する地上空間とを仕切る遮光性の地表面部と、
   前記植物の種塊茎を支持し、前記種塊茎から延びる少なくとも１つの根がそれぞれを通過する少なくとも１つの根用貫通孔を有し、前記種塊茎から生長するストロンおよび前記ストロンから形成される新たな塊茎が生長する塊茎用空間と、前記水または養液に浸るように前記水または養液を貯留する根用空間と、を仕切る支持部と、を備え、
   前記少なくとも１つの茎用貫通孔と前記少なくとも１つの根用貫通孔とは、平面視において、互いに重ならないように、ずれた位置に設けられている、水耕栽培装置。
2. 前記地表面部および前記支持部は、それぞれ、前記平面視において矩形をなし、前記少なくとも１つの茎用貫通孔および前記少なくとも１つの根用貫通孔は、前記平面視において、前記矩形の長辺方向および前記矩形の短辺方向のそれぞれにおいて、互いに重ならないように、ずれた位置に設けられている、請求項１に記載の水耕栽培装置。
3. １つの前記種塊茎のための前記少なくとも１つの茎用貫通孔と前記少なくとも１つの根用貫通孔とを１つの貫通孔セットとすると、前記地表面部および前記支持部は、複数の前記種塊茎のための複数の貫通孔セットを含む、請求項１または２に記載の水耕栽培装置。
4. 前記複数の貫通孔セットは、前記平面視における一方向において前記１つの貫通孔セットを他の貫通孔セットへ向かって移動させた場合、前記１つの貫通孔セットと前記他の貫通孔セットとが重なるように設けられている、請求項３に記載の水耕栽培装置。

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