JP3105099B2 - 養液の制御方法 - Google Patents

養液の制御方法

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JP3105099B2
JP3105099B2 JP05045008A JP4500893A JP3105099B2 JP 3105099 B2 JP3105099 B2 JP 3105099B2 JP 05045008 A JP05045008 A JP 05045008A JP 4500893 A JP4500893 A JP 4500893A JP 3105099 B2 JP3105099 B2 JP 3105099B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、植物の根に、少なくと
もK,N,Ca,Mg,Pの成分が含まれている養液を
与えて該植物を栽培する養液栽培装置等に使用される養
液の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、バイオ技術の中の一つ、との位置
付けで、養液栽培技術が脚光を浴びてきている。これ
は、野菜や果物などをほぼ一定の品質で多量に生産でき
る可能性があるからである。
【0003】植物は、CO2 、K,N,Ca,P,Mg
を栄養素としており、CO2 以外のものは、根から吸収
している。ここで、植物の根からの吸収を考えると、栽
培する側は、養液中に植物が必要とする栄養を過不足な
く毎日与えてやらなければならない。養液栽培で失敗す
る原因の一つとして、養液の濃度管理の難しさが考えら
れる。
【0004】従来、養液の濃度管理は、導電率を測定す
ることで行われている。導電率は、水溶液の電流の流れ
易さを示すものである。水溶液に電流が流れるのは、水
溶液中に存在しているイオンが電子を運ぶからである。
従って、水溶液に溶け込んでいるイオンの量が多いほ
ど、電流が流れ易くなる。そこで、養液の導電率を測定
することにより、その養液に存在するイオンの量を知る
ことができる。しかし、ここで得られるイオン濃度は、
養液中にあるイオンの総量であり、数種類のイオンが溶
けている場合には、各イオンの濃度を個別に測定できな
い。
【0005】この様なことから、本出願人は先に、養液
栽培における養液中の各種成分の管理を行うため、実際
に養液中のK+ ,NO3 - ,Ca2+ などのイオン濃度
を測定できるイオンメータを開発した。これは、養液中
の栄養成分のうち、K,Ca,Nを同時に測定できる。
KはKイオン(K+ )、CaはCaイオン(Ca2+)と
して測定する。Nについては、NO3 - を測定する。
【0006】このイオンメータの検出部は、イオン選択
性電極を有し、これは乾電池の電位発生と同じ原理であ
る。例えば、容器の中央を隔膜で仕切り、隔膜の両側に
イオン濃度の異なる溶液を入れると、そのイオン濃度差
に対応した電位が隔膜の両側に発生する。このようなこ
とから、一方のイオン濃度を決めておくと、その発生電
位から、他方の溶液のイオン濃度を知ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のようなイオンメ
ータを用いても、K+ ,NO3 - ,Ca2+の3成分しか
測定できない。実際に、養液中に含まれている成分は、
図6に示すようにK,N,Ca,P,Mgからなる主要
成分と、Fe,B,Mn,Zn,Cu,Moからなる微
量成分からなり、このうちの主要成分K,N,Ca,
P,MgのイオンK+ ,NO3 - ,Ca2+,PO4 3-
バランスするように適正な値に保つことは、作物を育て
る上で重要なファクターである。
【0008】そこで本発明は、養液中に含まれている
K,N,Ca,P,Mgからなる主要成分のうちのK,
N,Caしかイオン濃度が測定できなくても、P,Mg
のイオン濃度が測定できた場合と同様な養液濃度管理が
可能となる養液の制御方法を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に対応する発明は、植物の根に、少なくと
もK,N,Ca,Mg,Pの成分が含まれている養液を
与えて該植物を栽培する場合、前記養液内の成分のう
ち、Caのイオン吸収量を測定し、この測定したイオン
吸収量に応じた予め定められた所定の割合又は所定の比
率で前記Mgの成分を補給する養液の制御方法である。
【0010】また、前記目的を達成するため、請求項2
に対応する発明は、植物の根に、少なくともK,N,C
a,Mg,Pの成分が含まれている養液を与えて該植物
を栽培する場合、前記養液内の成分のうち、Nのイオン
吸収量を測定し、この測定したイオン吸収量に応じた予
め定められた所定の割合又は所定の比率でPの成分を補
給する養液の制御方法である。
【0011】さらに、前記目的を達成するため、請求項
3に対応する発明は、である。
【0012】
【作用】請求項1に対応する発明によれば、Caのイオ
ン吸収量を測定し、この測定したイオン吸収量に応じて
Mgの成分を補給することにより、Mgのイオン濃度が
測定できた場合と同様な養液濃度管理が可能となる。
【0013】請求項2に対応する発明によれば、Nのイ
オン吸収量を測定し、この測定したイオン吸収量に応じ
た予め定められた所定の割合又は所定の比率でPの成分
を補給することにより、Pのイオン濃度が測定できた場
合と同様な養液濃度管理が可能となる。
【0014】請求項3に対応する発明によれば、Nのイ
オン吸収量を測定し、この測定したイオン吸収量に応じ
てPの成分を補給するとともに、このPの成分の補給量
の割合または比率を初期の段階ではNのイオン吸収量に
比較して高めるようにすることにより、PおよびMgの
イオン濃度が測定できた場合と同様な養液濃度管理が可
能となる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明方法を実施するための装置の
概略構成を示すブロック図である。ハウス1内に養液栽
培植物ベッド2、植物の成育に必要なK,NO3 - ,C
a,P,Mgを水に溶かし込んだ養液3を貯溜する養液
タンク4が収納され、養液タンク4からの養液3をポン
プ5により配管6を通じて植物ベッド2に供給され、こ
こで栽培植物7に養分が供給なされ、余分の養液3は養
液タンク4に還流されるようになっており、これにより
植物ベッド2に多数植え込まれている植物7を育てるこ
とができようになっている。なお、養液タンク4には、
養液3の成分を管理を行うためのPH計、導電率計、液
温計等が設置されている。
【0016】ハウス1の外部には、養液タンク4内にそ
れぞれ供給する、植物7の成育に必要な栄養成分を溶け
込ませた濃厚な原液充填された原液タンク8,9,1
0,11が、それぞれ流量調節弁12,13,14,1
5を通して所定の分量だけ供給できるようになってお
り、原液タンク8にはK+ ,NO3 - が、原液タンク9
にはCa+ ,NO3 - が、原液タンク10にはPが、原
液タンク11にはMgが充填されている。
【0017】養液タンク4に貯溜される養液3は、植物
7の種類により、またその成長段階、日照、気温、湿
度、時間待等により異なる各種栄養成分組成に調整され
るべきであり、後述する制御により成分組成調整が行わ
れる。
【0018】イオンメータシステム16は、イオンメー
タ、校正液タンク、サンプリングタンク、排液タンク、
表示器、プリンタを備え、カリウムイオンK+ 、カルシ
ウムイオンCa+ 、硝酸イオンNO3 - の3成分のイオ
ン濃度を同時に測定でき、この測定値を表示器に表示す
ると共に、プリンタにプリントアウトできる構成となっ
ている。養液3の成分測定を行う場合には、養液タンク
4と前記サンプリングタンクが接続された配管の途中に
設けたサンプリングポンプ17を動作させることによ
り、一定の周期で間欠的に継続して行い、ある成分のイ
オン濃度が所定値より低下したときには、そのイオン成
分を補給するために、原液タンク8〜11から原液を養
液タンク4に補給し、成分不足を来さないようにするも
のである。
【0019】コントローラ18は、例えばイオンメータ
システム16に対してイオン濃度測定指令を与え、養液
成分のイオン濃度測定を例えば1時間毎に周期的に、し
かも各周期毎に複数回繰り返し測定させる測定制御器
と、イオンメータシステム16からの各測定毎のイオン
測定値を格納する測定値メモリと、各周期毎の複数回の
測定値について一致をとり、ほぼ一致する測定値が得ら
れたときにその測定値をイオン濃度測定値とする比較器
と、比較器が求めたイオン濃度測定値に基づき、植物7
の必要とする養液成分組成と比較して各種成分の過不足
を判断し、不足している成分を前記イオン濃度測定値か
ら求めてその補給指令を出力する濃度制御器からなって
いる。コントローラ18は、イオンメータシステム16
と接続され、これに対するイオン濃度測定制御、イオン
濃度測定値のデータ収集、成分調整装置として流量調節
弁12〜15を後述するように開閉制御を行うものであ
る。
【0020】イオン吸収量演算器19は、イオンメータ
システム16で測定されたカリウムイオンK+ 、カルシ
ウムイオンCa+ 、硝酸イオンNO3 - の例えば30分
毎に得られるイオン濃度と、図示しない液量計によって
イオン濃度の測定時に測定された液量を掛け合わせてイ
オン重量を算出し、次いで時間的に連続したそれらの差
分を算出して30分間のイオン吸収量(イオン消費量)
を求めるものである。図2と図4はこのようにして直接
測定によって求めたイオン吸収量を示す特性図であり、
図2はCaの栽培日数とイオン吸収量の関係を示すもの
で、図4はNO3 - の栽培日数とイオン吸収量の関係を
示すものであり、いずれも養液温度が8°C、13°
C、18°C、23°Cの場合についてそれぞれ求めた
ものである。
【0021】そして、イオン吸収量演算器19は、以下
のような機能も有している。すなわち、Ca+ の吸収量
とNO3 - の吸収量に所定の百分率例えば25%〜40
%を掛け算して予想イオン吸収量Mg及びPをそれぞれ
求める。図3および図5はこのようにして求めたMgお
よびPの予想の栽培日数─イオン吸収量の特性図であ
る。
【0022】そして、イオン吸収量演算器19で求めた
K,Ca、NO3 およびP、Mgのイオン吸収量だけ原
液タンク8〜11からK,Ca、NO3 およびP、Mg
が供給されるようにコントローラ18により流量調節弁
12〜15が制御される。
【0023】以下、このように構成された本実施例装置
の動作について説明する。イオンメータシステム16
は、コントローラ18の測定制御部から一定周期で、例
えば1時間ごとに測定指令が与えられ、イオンメータシ
ステム16は、該測定指令に基づいて養液3の各種イオ
ンの濃度測定を行う時に一度に複数回繰り返し行い、そ
の測定値が測定値メモリに格納される。
【0024】比較器では、各測定周期毎の複数回のイオ
ン濃度測定値について一致をとり、ほぼ一定の測定値と
なれば、その測定値を正しい測定値として濃度制御部に
与える。濃度制御部では、得られた正しいイオン濃度測
定値を基にして現在栽培している植物7の成長段階に応
じて、現在必要とする養液3の成分組成とイオン濃度測
定結果とを比較し、不足している成分が無いかどうかを
判断し、不足しているものがあれば、その不足の度合い
に応じて不足している成分を補給できるように流量調整
弁12〜15のいずれか対応する方の弁を一定時間開
き、必要量の原液が養液タンク4に補給されるようにす
る。
【0025】この様にして、イオンメータシステム16
に対して定められた一定周期毎に数回繰り返しイオン濃
度測定を行い、一致のとれる測定値を見出だし、それを
該当周期の正しい測定値として採用し、これに基づいて
養液3の成分調整が行われる。
【0026】ここで、Nのイオン吸収量とPの補給量の
制御について、図7を参照して説明する。図7は、図4
の23°Cにおける栽培日数とNO3 - およびPのイオ
ン吸収量の関係のみを実験した結果を示す図である。図
中の( )内の数値は、Pの吸収量に対するNO3 の吸
収量の割合(Pの吸収量÷NO3 の吸収量)を示してい
る。この図から明らかなように、栽培開始後3日目まで
はNO3 - の吸収量に比べてPの吸収量の割合が多く、
それ以降は少ないことから、栽培開始後3日目まではN
3 - の吸収量の35%をPの吸収量と設定し、栽培開
始後4日目以降は35%以下の吸収量と設定して制御す
ればよい。
【0027】図8は、図2のCaおよびMgが23°C
のときの栽培日数とイオン吸収量の関係のみを実験した
結果を示す図である。図中の( )内の数値は、Mgの
吸収量に対するCaの吸収量の割合(Mgの吸収量÷C
aの吸収量)を示している。この図から明らかなよう
に、Mgのイオン吸収量は、Caの吸収量の30%〜4
0%程度として設定すればよい。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、養液中に含まれている
K,N,Ca,P,Mgからなる主要成分のうちのK,
N,Caしかイオン濃度が測定できなくても、P,Mg
のイオン濃度が測定できた場合と同様な養液濃度管理が
可能となる養液の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の養液の制御方法を実施するための装置
の概略構成を示すブロック図。
【図2】本発明の養液の制御方法を説明するための直接
測定によって得られるCa+ の栽培日数とmg/作物・日
吸収量の関係を示す図。
【図3】本発明の養液の制御方法を説明するためのCa
と相関を有するMgの栽培日数とmg/作物・日吸収量の
関係を示す図。
【図4】本発明の養液の制御方法を説明するための直接
測定によって得られるNO3 -の栽培日数とmg/作物・
日吸収量の関係を示す図。
【図5】本発明の養液の制御方法を説明するためのNO
3 と相関を有するPの栽培日数とmg/作物・日吸収量の
関係を示す図。
【図6】本発明の養液の制御方法を説明するための養液
の成分元素とそのイオン形態および濃度の関係を示す
図。
【図7】本発明の養液の制御方法を説明するためのNO
3 およびPが23°Cのときの栽培日数とイオン吸収量
の関係について実験した結果を示す図。
【図8】本発明の養液の制御方法を説明するためのCa
およびMgが23°Cのときの栽培日数とイオン吸収量
の関係について実験した結果を示す図。
【符号の説明】
1…養液タンク、2…養液栽培植物ベッド、3…養液、
4…養液タンク、5…ポンプ、6…配管、7…植物、
8,9,10,11…原液タンク、12,13,14,
15…流量調整弁、16…イオンメータ、17…サンプ
リングポンプ、18…コントローラ、19…イオン吸収
演算器。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 植物の根に、少なくともK,N,Ca,
    Mg,Pの成分が含まれている養液を与えて該植物を栽
    培する場合、 前記養液内の成分のうち、Caのイオン吸収量を測定
    し、この測定したイオン吸収量に応じた予め定められた
    所定の割合又は所定の比率で前記Mgの成分を補給する
    養液の制御方法。
  2. 【請求項2】 植物の根に、少なくともK,N,Ca,
    Mg,Pの成分が含まれている養液を与えて該植物を栽
    培する場合、 前記養液内の成分のうち、Nのイオン吸収量を測定し、
    この測定したイオン吸収量に応じた予め定められた所定
    の割合又は所定の比率でPの成分を補給する養液の制御
    方法。
  3. 【請求項3】 植物の根に、少なくともK,N,Ca,
    Mg,Pの成分が含まれている養液を与えて該植物を栽
    培する場合、 前記養液内の成分のうち、Nのイオン吸収量を測定し、
    この測定したイオン吸収量に応じた予め定められた所定
    の割合又は所定の比率でPの成分を補給するとともに、
    このPの成分の補給量の割合または比率を栽培開始から
    栽培終了までの栽培期間における初期の40%までの
    間の段階ではNのイオン吸収量に応じて予め定められた
    所定の割合又は所定の比率で補給する補給量に比較して
    高めるようにした養液の制御方法。
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JP2018171020A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 株式会社フジタ ナノバブル含有水供給装置、植物栽培システム、培養液供給装置及び水耕栽培システム
KR102308623B1 (ko) * 2021-03-31 2021-10-05 농업회사법인 상상텃밭 주식회사 수경재배 베드 및 뿌리 생장 정보를 이용한 수경재배 방법

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