JP5204720B2 - 水没水耕栽培方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は葉菜類の水耕栽培に関し、特に葉菜作物の生長を促進すると共に、商品としての体裁が整った葉菜作物を得ることのできる水耕栽培方法およびそれに用いる装置に関する。

これまでに種々の水耕栽培法が開発され、ほとんどの農作物はどれかの水耕栽培法で栽培できるようになってきた。水耕栽培は養液栽培の一つであり、培地耕栽培がロックウール、ヤシガラ、ピート等の吸水性固形培地に養液と空気をそれぞれ含ませて、培地の持つ毛管現象を利用して栽培するものであるのに対して、水耕栽培は培地を全く使わず、あるいはウレタンスポンジ等による保持担体を使用して、養液に直接根を接触させて栽培をする方法である。

水耕栽培には根を空気に触れさせる度合いに応じて、噴霧耕、液面上下法、薄膜水耕（ＮＦＴ）、湛液水耕等がある。噴霧耕は常時空気中にある根に時々養液を噴霧して供給する方法であり最も空気に触れている機会が多い。湛液水耕は常時水中に根があり、時々あるいは連続して空気を吹き込んだり、液を流動させたりして酸素を供給する方法であり、根はほとんど空気に触れない。各種水耕法の根が空気と触れる度合いは、最も多い噴霧耕と最も少ない湛液水耕の中間となる。作物はこれらいずれかの方法の水耕栽培で栽培することができる。作物の水の要求度の違い、根部への酸素要求量の違いにより適切な栽培法があり、最も適する水耕方法で営利栽培は行われており、葉菜から果菜そして果樹まで幅広く営利水耕栽培されている。

農作物には、水田で作る作物と畑で作る作物とがある。水田で作るとは土の上に水をはり、植物の一部を水没させて作る方法であり水稲が代表例であり、その他単子葉植物では、ひえ、田芋、マコモ竹、イ草等があり、双子葉植物ではわさび、レンコン、クレソン、セリ等が知られている。普通は水田で作られる水稲(陸稲ではない)は畑でも栽培することができる。しかし水田で作るときと比べて、分けつが少なく収量も少なく味が極端に低下する。これを水田で作ると分けつが多くなり勢いを増し、収量が多くなり美味となる。このように水田適性の作物は水田で作ってこそ品質が優れ、美味となる。

しかし、常時水中に根を水没させている湛液水耕栽培装置であってもその構造は畑栽培状態の土の部分を養液に換えただけとみることができ、 従来の水耕栽培法には、作物の根以外の部分を水没させる水田での栽培状況を具現する発想はあまりなかった。水田での栽培状況に類似したものとして、わさび田での栽培状況を具現できる水耕栽培装置も提案されているが（特許文献１を参照）、この装置はわさびを植えつけたスポンジに浮きを付けて水面に浮かせ、わさびの成長点が水没しないように、浮きを調節して栽培するものである。また、溶液の水位を変動させて、葉菜類、根菜類等の作物の栽培を自然の生態系再生した環境の水耕栽培の方法も提案されている（特許文献２を参照）。この方法は葉物野菜などの作物を定植した定植パネルを養液に浮かせ、定植パネルの下の養液中に魚類、貝類などの水生動物を飼育し、さらに養液の水位を断続的に上下させることで自然の生態系を再生するものであり、作物の根以外の部分である、葉と茎からなるシュートの一部分を水没させる概念はない。

水耕栽培において作物の根以外の部分を養液中に浸漬し、水没させる栽培方法としては、農薬などを使用しない害虫駆除を目的として、養液に浮かべた作物定植パネルを水面下に引き込み、作物全体を水没させて害虫を死滅させる方法がある（特許文献３を参照）。この方法での作物の浸漬時間は、害虫を駆除するのに必要な時間であり、通常、浸漬時間は数時間である。そして数時間の浸漬後、養液から作物を引き上げて、あとは通常の水耕栽培を行うものであり、作物の根以外の部分である、葉や茎からなるシュートの一部分を養液に常時浸漬し、水没させる栽培方法は行われていなかった。

ミツバは、現在ではハウスで水耕栽培したものが年中出荷されている農作物となっており、通常次のようにして水耕栽培されている。

ウレタンスポンジ製の保持担体に約２３ｍｍ四方あたり（定植時の１ブロック相当）種子を１０〜３０粒播種し、双葉が開く頃まで育苗管理する。保持担体には、定植時に保持担体を１ブロックごとに分離するための切込みが予め入れてあり、双葉が十分開いた頃に切込みに沿って保持担体を分離することができる。この分離した苗を発泡ポリスチロール製の定植パネルに予め設けてある穴に入れ、植え付けを行い定植し、苗を定植した定植パネルを栽培プールに浮かべ栽培する。しばらくすると本葉第１葉が伸張を始める。第１葉が伸張する頃はまだ隣接植え付け位置との間は空いており、植物体も小さく光が強く当たるので、第１葉はあまり伸びずに細く緑濃く硬いものとなる。第１葉が５〜７ｃｍの頃第２葉が伸張を始める。この第２葉の伸張速度は第１葉のそれより速く、ただちに第１葉の長さに追いつく。この追いつくのは１０ｃｍくらいの頃である。さらに第２葉が１３ｃｍの頃第３葉が出葉し、成長速度の衰えてきた第２葉の伸張速度より速く伸張する。こうして第３葉の長さが２５ｃｍくらいになった頃を収穫適期として収穫する。この時点では最初に出た双葉は枯れて本体から落下している。この時点で、第１葉は１０ｃｍくらいであるが、既に葉色が黄化し始めているため、この第１葉を取り除き製品としての体裁を整え、商品とすることが必要になる。これが下葉取り作業であり、通常第２葉以降の葉でもって体裁を整え商品とする。ここで、双葉は黄化して本体から離れていても水洗する時に本体に再付着しやすく、できれば消滅するか完全に本体から落下していることが好ましい。

この第１葉の下葉取り作業を省略するためには、第１葉が黄化し始める前に製品とする必要があり、それには、最も長く生長した葉が２０ｃｍ以下の時にする必要がある。しかし、この時にはまだ双葉が黄色ではあるがしっかり本体に付着しており、それを取り除く必要がある。双葉は１つの株には２個あり、第１葉の数の２倍あり、また小さく取り除くに厄介である。さらに、第１葉は１０ｃｍ程度と短く、隣接植え付け位置のミツバの影の影響も少なく、強い光の照射を受けて育っているので、細く緑濃く硬くあまり商品として適してない。双葉は第２葉が１３ｃｍの頃までは健全な緑を保っているがそれ以降は急速に黄化し枯死する。

このようにミツバの場合、どの時期で収穫しても、双葉または第１葉あるいは両者を除去する下葉取り作業が必要である。早期に収穫すれば収量の減少もあり、結局作業のし易さ、品質の確保、収量の確保の観点から概ね２５ｃｍ長くらいで収穫し、下葉取り作業を行っているのが現状である。

ミツバに限らず、葉菜では収穫したままの状態で出荷できるものは稀であり、大多数の葉菜では出荷に際して下葉取り作業が必要である。この下葉取り作業は、対象物が葉菜であることから作物を傷めないように手仕事によるものであり、極めて労力を要するものであった。葉菜の場合、個々の商品ごとに形状が異なり、また下葉が取り残された葉菜は商品価値が下がるため、機械の導入は大変難しい。水耕栽培における他の工程では機械化が容易で、改善が進み労力が掛からないのに対し、下葉取りの工程では多くの労力が必要であった。この分野でもいろいろ開発が試みられて近年開発されてきている機械でそれなりに機械化できるようになってきた（特許文献４を参照）。しかしながら、機械での下葉取りは完全でなく、大部分の下葉は機械で取ることはできるが、取り残しの下葉は仕上げ確認を兼ねて手作業で取るという対応がなされている。また、機械での下葉取り作業は、機械的にむしり取るため、商品にできる葉まで余分にむしり取り、どうしてもロスが発生していた。その上、このような下葉処理機械はたたいてむしり取る構造となっており、商品にたたき傷がついてしまうのは避けられない。また、手作業による下葉取りでも、引きちぎったりむしり取った傷がつき、商品の見栄えを悪くしたり、劣化を早め腐敗の原因になったりする問題があった。

さらに、機械での下葉取りには機械にかけやすい形状が要求される。ミツバを例にするとおおむね１５ｃｍ以上に育てることが必要であり、それ以下の短いものでは機械化は無理であった。したがって、ミツバの１５ｃｍ以下の製品を作るには手作業により下葉をむしり取って調整するしか方法がなかった。また、一般に水耕栽培では前述のように、苗が植えられたウレタンスポンジ製の保持担体を１つ１つのブロックに分離して、発泡スチロールの定植パネルの穴に入れ、ブロックごとに分離された苗を点状に定植して栽培している。これは、下葉取りのために機械に掛ける時、各ブロックの苗が一定の距離で分離している必要があり、１ブロックずつに分けて栽培した物でないとうまく機械作業ができないからである。そのため、一定の面積の中で、栽培できる苗の数も限定されていた。

そして、下葉とはいえせっかくできた葉を切り取って捨ててしまうのはもったいないことである。また、葉の緑はそのまま残し、葉柄ないしは茎は白く軟らかくして商品価値を上げる目的で、この部分を遮光して栽培することがある。この場合、ミツバでは根ミツバは土で覆って軟白化しており、切ミツバは根だけを光の当らない部屋にいれて軟白化しており、どちらの方法も手間のかかる方法であった。

特開昭５７−１３８３２８号公報 特開平６−１８１６６５号公報 特開２００２−２３８３８１号公報 特開２００４−２５４６８０号公報

本発明ではミツバなどの葉菜の水耕栽培において、下葉取り作業を省略し、栽培作業の効率化を実現し、さらに下葉取り作業による製品の傷の発生などを防ぎ、商品価値の高い葉菜を得ることのできる水耕栽培方法およびそれに用いる装置を提供することを課題とする。

作物である植物体は、茎とそれについている葉とからなるシュートおよび根との二つの単位からできており、シュートの集まりであるシュート系と根の集まりである根系とで構成されている。水耕栽培では、定植パネルを養液上に浮かせることで、根系を養液に浸漬させ、シュート系を養液の水面上に出して栽培されている。本発明者は水耕栽培において、作物の根系だけでなく、シュート系の一部分をも養液に水没させて栽培することで、課題を解決することを見出し、本発明の水没水耕栽培方法およびその装置を提供するに到った。

すなわち本発明は、シュート系と根系との境界を養液の水面下としシュート系の一部分を水没させて、作物を栽培することを特徴とするセリ科に属する作物の水耕栽培方法であり、水没水耕栽培方法と称することができる。

また、シュート系と根系との境界を養液の水面下としシュート系の一部分を水没させて、作物の苗を定植し、作物の生長に応じて水没の深さを順次増大させて栽培することを特徴とするセリ科に属する作物の水耕栽培方法である。

そして、これらの水耕栽培方法において、本葉が生長し子葉より大きくなった以降では、子葉を水没させて栽培することや、水没させた部分には光を照射しないことや、作物の生長に応じて、作物を定植した保持担体を養液内の下方に順次移動させることにより、水没の深さを順次増大させることなどが好ましい。

また、これらの水耕栽培方法において好ましく使用できる、作物を定植した保持担体を養液内に保持するための溝状定植セルであって、シュートを突出させるための上端開口部と、対面する側壁と、底部とからなり、この対面する側壁は作物を定植した保持担体を任意の場所で挟持可能で、かつ定植した作物の生長するシュートの伸張力を受けて該保持担体を下方に移動可能に挟持することのできる定植セルも提供される。そして、この定植セルにおいて、対面する側壁がフレキシブルなプラスチックシートであることが好ましい。

上記に記載の定植セルを用いて、作物の生長に応じて、作物を定植した保持担体を養液内の下方に自動的に順次移動させ、水没の深さを順次増大させることを特徴とする水耕栽培方法も提供する。

さらに、これらの水耕栽培方法により栽培されたミツバも提供される。

本発明では、根系だけでなくシュート系の一部をも養液に水没させることにより、下葉取り作業をすることなく、製品の体裁を整えることができ、そのまま商品とすることが可能である。

本発明では、シュート系の一部を養液に水没することで、セリ科の作物では成長点が水没されることになるが、本発明者は水中で発生する新芽や新葉は勢い良く成長することと、一旦空気中で生長した葉を葉先まで水没させるとその葉は速やかに枯死分解消滅することを発見した。この知見に基づき、発芽後、空気中で生長した下葉取りされるべき子葉（双葉）を水没させて枯死させることで、子葉の除去作業を簡略化し、さらには水没部分の生長の速さを利用して、第１葉が下葉取りの対象とならないように生長させて、下葉取り作業を簡略化したものである。

このように、本発明では下葉取り作業がなく、商品にできる葉まで余分にむしり取るというロスがなく、収量も向上できる。また、下葉を取らないのでこの作業による作物の傷が全く無いため、見栄えも良く、傷が原因の劣化が野菜に発生しないので、長く保存でき、商品価値の高いものが得られる。

そして、下葉取り作業を考慮する必要がないため、苗を定植する際に、保持担体を小さく１ブロックごと分けて定植することなく、切込みを入れたまま密集して定植し、作物が生長して収穫の際に、１ブロックずつ分離して製品とすることができる。そのため単位面積当たりの、栽培株数を増やすことができ、栽培効率の向上も可能である。

さらには、シュート系の一部を水没させることにより、作物の水没部分の生長が促進され、従来の水耕栽培に比べ栽培期間が短縮すると共に、作物の葉柄や茎が白く、軟らかく商品価値の高いミツバ、セリ、セロリーなどが得られる。この場合に水没部分には光を照射しないことで、白さや軟らかさをいっそう増すことができる。また、光を照射しないことで、水没させた下葉の枯死分解消滅を速める効果もある。

また、本発明の定植セルを使用することで、作物の生長力を利用して、自動水没することのできる水耕栽培装置が得られ、シュート系の一部を自動で水没させることのできる水耕栽培方法が可能となる。

本発明のシュート系の一部を水没させる栽培方法と従来の栽培方法とを比較説明する模式図である。 実施例１における定植後の経過日数と各葉の生長の関係を、養液の水位と共に示したグラフである。 実施例３における自動水没用定植セルの断面の斜視説明図である。 自動水没用定植セルにおいて、自動水没する機構を説明する模式図である。 自動水没用定植セルの別の形態の模式図である。 手動水没用定植セルの斜視説明図である。

本発明では、水耕栽培において、作物の根だけでなく、シュートの一部分をも養液に水没させて栽培する。すなわち、植物体を構成する葉と茎からなる個々のシュートの集まりであるシュート系と個々の根の集まりである根系との境界を養液の水面下に水没させ、シュート系の一部分を水没させて栽培を行う。そして、作物の生長に応じて、その水没深さを順次増大させて栽培を行うものである。

図１は本発明のシュート系の一部を水没させる栽培方法と従来の栽培方法とを、ミツバを例にして比較した模式説明図であり、（ａ）は本発明の水没水耕栽培方法であり、（ｂ）は従来の水耕栽培方法である。この図では、矢印の方向に（ａ１）〜（ａ４）ないしは（ｂ１）〜（ｂ４）として、定植後の栽培経時している状況を示す。（ａ１）と（ｂ１）は、ウレタンスポンジ製の保持担体２１に播種し、子葉(双葉)を生長させ開いた状態となし、養液の入った栽培プールに苗１を定植した状態を示す。保持担体２１は通常は発泡ポリスチレン製の定植パネルに装着し、養液の水面ＷＬに浮かせて定植するが、図１では定植パネルの図示を省略し、保持担体２１のみを示している。また、保持担体２１には多数の苗が存在しているが、図１では保持担体２１に１本の苗のみを示した模式図としている。ここで、保持担体２１の上面から苗１の子葉２と胚軸５が出ており、保持担体の下面には根３が出ている。シュート系と根系の境界は保持担体２１の上面にあり、子葉が出た段階のシュートは子葉２と胚軸５とからなっている。通常の水耕栽培方法（ｂ）では、定植した（ｂ１）、および（ｂ２）から（ｂ４）のいずれでも、保持担体２１を養液水面ＷＬに浮かせ、根３のみを養液に浸漬させ、保持担体２１の上方にある子葉２やその付け根にある成長点（芽頂分裂組織）４および成長点４より成長した本葉７ｂ、９ｂ、１１ｂや葉柄６ｂ、８ｂ、１０ｂは養液水面ＷＬより上方とし、シュートである葉や葉柄を養液に水没させないで栽培される。

本発明の水没水耕栽培方法（ａ）では、（ａ１）に示される苗１を保持した保持担体２１を養液水面ＷＬの下方に水没させ、少なくとも保持担体の上面にあるシュート系と根系の境界を（ａ２）から（ａ４）に示すように水没させる。好ましくはさらに胚軸５および成長点４も水没させることが好ましい。そして、成長点４より発生する第１葉の葉柄６ａと葉７ａの生長に伴い、水没させる深さを順次増大させる。水没させるには、（ａ２）に示すように、保持担体２１を定植セル２２の内部に挿入し、養液水面ＷＬの下方に水没させる。本葉の生長に伴い、水没深さを順次増大させるが、ここで水没深さを順次増大させるには、後述するような自動水没用の定植セルを使用して、自動水没させることもできるが、定植セル２２に挿入した保持担体２１を上から力を加えて下方に押し込んだり、養液を入れる栽培プールに定植セル２２を固定して、養液を順次追加して養液水面ＷＬを上昇させたりして、水没深さを順次増大させることができる。また、定植セルを使用せず、保持担体２１よりやや大きい栽培プールの養液に直接保持担体２１を浮かべ、苗の生長に伴って増加する自重により、順次水没させてもよいし、さらには、保持担体２１を栽培プールの底に直接固定することで定植して、順次、養液の水位を高める方法も適用できる。

また、定植セル２２内では保持担体２１を保持する力を弱くして、自由に上下動できるようにしておき、本葉の生長に伴う自重の増加により水没深さを増大させることもできる。この場合、図１では保持担体２１に苗１本の模式図としているが、実際の栽培では、複数苗の本葉が出ており、保持担体２１の上面からランダムに作物の本葉が生長、伸張するために、保持担体２１を保持する力があまり弱すぎると、自重のバランスが崩れ、各葉柄は保持担体２１の上面とは垂直にならず、バラバラの角度で伸張してしまう。そのため、自重による方法においては、保持担体２１の上面は養液水面ＷＬと平行を保てるように保持しておくことが好ましい。また、同様に前述の力を加えて押し込む場合も平行を保って押し込むことが好ましい。

（ａ２）においては、第１葉の葉柄６ａと葉７ａが生長し、葉７ａは養液水面ＷＬより上に出ているが、子葉２と葉柄６ａの大部分とが水没している状態を示している。（ａ３）では、第２葉の葉柄８ａと葉９ａも生長し、葉７ａと９ａとが養液水面ＷＬより上に出ているが、子葉２と葉柄６ａと８ａの大部分とが水没している状態を示している。そして、この段階では、子葉２は枯死し、分解消滅しかかっている。そして、第１葉の葉柄６ａは、水没下で生長しているため、通常栽培での対応する栽培経時した（ｂ３）の第１葉の葉柄６ｂに比べて、より長く生長している。また、（ｂ３）においては、子葉２は枯死することなく残っている。

（ａ４）では、第３葉も生長し、その葉柄１０ａも十分な長さになり、作物の収穫期となっている。この状態では成長点４にあった子葉２は消滅しており、その痕跡が残っていても、収穫時の水洗で簡単に洗い流せる。また、第１葉も十分生長しており、下葉として取り除く必要がなく、商品として収穫できる。通常栽培における対応する収穫期（ｂ４）では、子葉２は黄変化し残っており、また第１葉の葉柄６ｂは短く、下葉取りの対象となる。

本発明においては、水没させた部分には光を照射しないことが好ましい。そのためには、図１の（ａ）の水没水耕栽培方法において、定植セル２２を光不透過性の材料、例えば黒色に着色したプラスチックなどの材料で作ることにより、光を遮蔽して水没部分には光を照射しないようにすることができる。さらには、屋内栽培とし、作物に光を照射する光源には指向性の強い光源を用いて、葉の部分のみに光を照射し、水没部分には光を照射しないようにすることも可能である。このように、水没部分に光を当てないことで、作物の水没部分の葉柄や茎を白く軟らかくし、商品価値を高めることができると共に、子葉などの枯死分解消滅を速めることができる。

図３および図４は、自動水没用定植セル２３の断面斜視図および自動水没機構の説明模式図である。この自動水没用定植用セル２３は、作物を定植した保持担体２１を養液内に保持するための溝状定植セルであって、シュートとしての本葉を突出させるための上端開口部２８と、対面する側壁２４と、底部２９とからなり、この対面する側壁２４は作物を定植した保持担体２１を任意の場所で挟持可能で、かつ生長するシュートの伸張力、すなわち定植した作物の生長する本葉などの伸張力を受けて保持担体２１を下方に移動可能に挟持することのできる定植セルである。図３は定植セル２３の溝に垂直の断面の斜視説明図である。上部開口部２８の下に、対面する側壁２４と底部２９により保持担体２１を挿入できる溝が形成されている。この定植セル２３は開口部２８につながる鍔２７により、定植パネル４０に装着されている。この図では鍔２７により装着しているが、上部開口部２８を形成する側壁２４の最上部で定植パネル４０に直接装着してもよい。対面する側壁２４にはそれぞれに、養液が定植セルの内外を移動可能とする通水口２６が設けられている。この通水口２６は、ミツバなどの作物が成長し本葉などが密になると、養液が移動し難くなってくるので、セル内部の液交換や曝気を促進するために設けられている。さらに、側壁２４の下部と底部２９とには下部開口部２５が設けられている。生長した作物の根系が定植セル内だけでなく、外部の養液にまで広がり、生長を促進するために、この下部開口部２５が設けてあることは好ましい。

対面する側壁２４は作物を定植した保持担体２１を任意の場所で挟持可能で、かつ定植した作物の生長する本葉などの伸張力を受けて保持担体２１を下方に移動可能に挟持することのできるようにするためには、上部開口部２８の幅を対面する側壁２４により構成される溝部の幅より狭くすることで行うことができる。図４により、そのための構成とその機構作用を説明する。図４は図３に示した定植セル２３の自動水没を説明する模式図である。図４の（ｃ）では、対面する側壁２４は保持担体２１を挟持していないので、上部開口部２８の幅は対面する側壁２４により構成される溝部の幅よりも必ずしも狭くはなっていない。しかし、この側壁２４はフレキシブルなプラスチックシートで構成されており、図４の（ｄ）に示すように、対面する側壁２４は保持担体２１を挟持することで、上部開口部２８の幅より広くなり、自動水没機能を発現させることができる。

この定植セル２３において自動水没させていく動力源としては、作物の生長に伴う伸張力を利用する。図４の（ｄ）において、保持担体２１を挟持した側壁２４は上部開口部２８より下方に向けて広がり、斜めとなっており、作物の第1葉の葉柄６ａの一部と葉７ａとは上部開口部２８より上に突出している。そして、第２葉は新葉の状態で、上部開口部２８より下部の定植セル内にあり養液水面ＷＬより下となり、養液内に水没している。この第２葉の葉柄８ａと葉９ａは側壁２４に沿って生長して行くが、この生長に伴う伸張力は下方に向かって広がった側壁２４に加わる。この側壁２４に加わった伸張力の反作用として、保持担体２１を下方に押し下げる力として作用する。従って、新葉である葉柄８ａと葉９ａとが生長し伸張するにつれて、水没深さを増大させることができる。このような力が特に発揮されるのは図２におけるＡからＢの間に相当する期間である。

さらに第３葉が伸長してくる力も同様に利用でき、水没深さをさらに増大させてゆくことができる。また、すでに上部開口部２８より上に突出している第１葉の葉柄６ａの生長に伴う伸張力も、上部開口部２８での摩擦力の反作用として利用可能である。さらには養液水面ＷＬより上の部分の生長による重量増加も水没させる力として加わる。このように、本発明の自動水没用の定植セル２３は作物の生長に伴い発生する力を利用して自動水没を実現しているため、作物の生長に応じて水没深さを順次増大させることができる。水没深さが順次増大し、底部２９にまで達すると、水没は止まり、以降に伸張する分は上に伸びていくことになる。

定植セル２３を用いての栽培では、上部開口部２８より突出した葉はさらに生長し大きくなり、また複数の苗から成長した葉の集合となりその数も増えるため、水没の進行に伴い下に引き込まれるが、外に出ている葉の集合が開口部上端の縁に当り、それ以上の水没は止まるようになる。そしてこの状態では、上端より出ている葉の集合の下部となる第１葉には常に引っ張り力が加わるようになり、さらに照射される光も上部の葉より少ないので、第１葉はより徒長しやすくなる。そのため、第１葉より後に芽を出したにもかかわらず、生長速度も速くより長く生長し、葉の集合の上部に存在する第２葉などと第１葉との長さの差が縮まる結果となる。このように定植セル２３を用いて栽培した作物は、第１葉がよく生長し、下葉取りの対象にもならず、かつその長さが良く揃い商品性が高い。さらに、これらの葉の集合により、水没部分には光が照射されず、この部分は白く軟らかいものとなり、さらに商品価値も高まる。

また定植セル２３では、作物の生長に伴う伸張力はかなり強いため、保持担体２１を挟持する程度は、作物を水中から取り出した場合にもその自重で落下しない程度に、強く挟持しても自動水没を作動させることができる。そのため、一時的に他の水槽に移動させる時など一旦水槽から引き出しても元の位置を保持させることができる。さらに養液水面ＷＬを上昇させて全水没させても浮力で浮き上がることがなく、また水面ＷＬを下降させても元の位置を保持できるので、養液の交換や水面を低下させ、空気中への曝気による根への酸素供給も容易にできる。一般に作物の新芽の伸張に伴う力は、意外に大きく、例えば稲の育苗時には苗箱を十枚以上積み重ねて発芽させるが、１枚当りの稲籾の重量は３００ｇ程度であるが、上に重ねた苗箱は１０枚で３０ｋｇ程度あるが、これを軽く持ち上げ、自重の１００倍程度の力を発生するほどである。

この定植セル２３では、対面する側壁２４と、底部２９とで長い溝を形成しており、この溝に保持担体２１を挟持して栽培を行う。本発明では下葉取り作業の必要がなく、保持担体２１を定植するに際して、最終の商品の大きさのブロックに取り分け、定植パネルに点状に定植する必要もなく、密集して栽培が可能であるため、長い溝状として定植が可能である。ここでの長いウレタンスポンジ製の保持担体２１は、作物の生長力を利用して水没させているため、溝に沿って水平を保って水没させることができる。溝を形成する側壁２４は、出葉してくる新葉を上方に誘導する役目を果たし、新葉は横に行くことなく上方へ案内され、この上方に誘導する際の新葉と壁面との摩擦力が自動水没の動力源となる。

また、溝の中では作物の葉柄が密になり養液の流動性が乏しくなってくるし、双葉の速やかな分解消滅が行われる場所でもあるので、前述のように側壁には通水口２６が設けてあることが好ましい。この通水口２６は、上方から保持担体２１が下降するのを妨げないように、図４に示すように通水口周辺を滑らかな曲線の構造とし、養液内で出葉する新葉がセルの外部へ洩れない様な大きさとすることが好ましい。また、溝の両端では側壁２４がないため、発生する新葉が外へ洩れ出してくることを防ぐために、溝の両端を通水性の薄板や布で覆うことも有効である。このような構造の定植セルを養液が満たされた栽培プールに設置することで、自動的に水没深さを順次増大させ、またセルの内部と外部との養液交換や曝気を自動的に行うことのできる自動栽培装置が構成できる。

定植セル内外の養液の動きをもっと直接的に加える方法も考えられる。栽培プールの底から空気の泡を上昇させて内部を曝気する方法や、栽培プールに連結した水ポンプより送り込まれた流水を定植セル内部にパイプ等で導き入れる方法も考えられる。この場合は通水口２６や下部開口部２５のない側壁２４と底部２９として、この空間を横に流れる水路のように使う方法である。

図３や図４に示した定植セル２３の側壁２４を構成するフレキシブルなプラスチックシートは、前述のように保持担体２１を作物の生長に伴う伸張力で移動可能に挟持できる事が必要である。好ましいプラスチックシートとしては、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリスチレンなどのシートを例示することができ、その厚さは０．０５〜１．５ｍｍ、好ましくは０．１〜０．８ｍｍである。また、水没部分には光を照射しないようにするため、不透明なシートとしておくことが好ましい。

以上、自動水没用の定植セルの側壁としてフレキシブルな材料を用いた例を示したが、剛直な材料を側壁として用いて同様な作用効果を示す態様の構成例を図５に示す。図５の（ｅ）は保持担体２１を挟持する前の状態を示し、（ｆ）は保持担体２１を挟持した状態を示す。図５において対面する側壁３０は剛直な材料からなり、それぞれの上端部で蝶番などの連結具３１により鍔３２と回転可能に連結されている。側壁３０の下端部は伸縮可能な弾性体３３により対面するそれぞれが連結されている。この定植セルでは、対面する側壁３０は連結具３１と弾性体３３により、それぞれ上端部と下端部が連結されているため、（ｆ）に示すように保持担体２１を図３や４で示した定植セル２３と同様な作用効果を示すことができる。対面する側壁３０は剛直な材料からなっていても、このような構成にすることにより、定植セル２３におけるフレキシブルなプラスチックシートで構成されている側壁２４と同様な作用効果を示すものである。図５の（ｆ）において、保持担体２１は弾性体３３の伸縮力により、図４の（ｄ）で説明した作用機構と同様に、任意の場所で挟持可能で、かつ生長するシュートの伸張力、すなわち定植した作物の生長する本葉などの伸張力を受けて保持担体２１を下方に移動可能に挟持することのできるものである。

図５に示した態様の定植セルの対面する側壁３０の下端を伸縮可能に連結するための弾性体３３としては、各種バネやゴム等の弾性材料など周知の弾性体を用いることができる。この定植セルは図３や４で示した定植セル２３と同様にして使用できる。また、側壁の材質は特に限定されないが、各種のプラスチックからなる板や軽量化するためにハニカム状や段ボール状としたものが使用できる。その他、アルミニウムなどの金属板や木板なども使用できる。

図６は手動で水没水耕栽培を行うための定植セルを示したものであり、四周を取り囲む側壁３５と定植パネルに装着するための鍔３６とからなり、上端部と下端部はそれぞれ開口部となっており、上部開口部３７と下部開口部３８を構成している。定植パネルに装着され、栽培プールに定植された場合に鍔３６近傍が養液水面となり、側壁３５で取り囲まれた内部に苗を定植した保持担体２１が挿入保持され、上部開口部３７より本葉などのシュートが突出し、下部開口部３８より生長した根が出てくる。保持担体２１を養液水面下に水没させるには、上部開口部３７より棒などで力を加えて下降させたり、この定植セルを固定し、養液水面を鍔３６より上昇させたりして行うことができる。さらには、前述したように側壁３５で取り囲まれた内部の大きさを調整し、保持担体２１を緩やかに保持して生長した作物の自重で水没させることも可能である。

図６で示した定植セルの側壁３５で取り囲まれた内部の大きさは、保持担体２１の大きさに応じて設定されるが、本発明では定植時の保持担体は小さく切り分けることなく、切り目を入れた大きな形状でも使用可能である。例えば溝状に細長くし、通常の水耕栽培に比べて数多くの苗をまとめて定植することもできる。この定植セルの側壁３５の材質は特に限定されないが、耐水性のある材料であれば使用できるが、水没部分に光を照射させないように、光不透過材料であることが好ましく、側壁３０に例示したものと同様な材料を使用できる。

本発明の水耕栽培方法は、各種の葉菜に適用可能であるが、本栽培法はセリ科に属する作物に好ましく応用され、セリ科ミツバ属もしくはセリ属に属する作物が好ましく、特にミツバに応用した場合の効果が大きい。

以下に実施例を示すが、各実施例に共通して用いた養液の処方と使用方法は次に示すとおりである。
（養液の処方）
園試処方均衡培養液の処方 （ｇ／ｔ）
多量元素
硝酸カルシュウム（四水塩） ９５０
硝酸カリウム ８１０
硫酸マグネシュウム（七水塩） ５００
リン酸一アンモニウム １５５
微量元素
ＮａＦｅ−ＥＤＴＡ ２５
ホウ酸 ３
硫酸マンガン （四水塩） ２
硫酸亜鉛 （七水塩） ０．２２
硫酸銅 （五水塩） ０．０５
モリブデン酸アンモニウム（四水塩） ０．０２
上記処方培養液の２／３の濃度で使用した。

この養液はＥＣ＝１．６、ｐＨ＝６．０となるが、栽培期間中にはｐＨを特に調整しな
かったため、ｐＨは４．５〜６．０の間で変動した。

（栽培中の養液の曝気と撹拌方法）
栽培中での養液の酸素富化のため、養液の曝気と撹拌を行った。方法は、養液を入れた栽培プールにエアーポンプ又は水ポンプを連結し、１日８回、３時間周期で１５分間ずつ運転した。使用した撹拌用の水ポンプは空気をわずかずつ吸引する構造とした。

（実施例１）
手作業による水没操作により、セリ科・ミツバ属に属するミツバを水耕栽培した。栽培は、ミツバの栽培には最も好適な季節である４月初旬から５月上旬に行った。

栽培プールとして、内寸が幅約２５ｍｍ深さ約１５０ｍｍ長さ約６００ｍｍの木製の容器にポリエチレンフィルムを内張りした水槽を使用した。水槽の底には内径４ｍｍの管に約２００ｍｍおきに１ｍｍの空気吐出口を設けた空気導入管を設置し、連結したエアーポンプから空気を導入した。養液を水槽の上端から約２０ｍｍ下の位置まで満たし、１ブロックあたり約２３ｍｍ四方のポリウレタン製保持担体を２５ブロック連結した長さ約５８０ｍｍの連結保持担体に育苗されたミツバ苗を養液に浮かべて定植し、栽培を開始した。

蒸散及び植物体への移行による減水分を補うため、１日１回水槽の上端から約２０ｍｍ下の位置になるまで培養液を補液して、これを収穫終了までの毎日繰り返した。また、水槽の幅約２５ｍｍに対して苗のウレタン幅は約２３ｍｍなので、成長するにつれて自重で沈下し、順次苗の水没深さが増大した。生長が進み、ある程度大きくなってくると葉部が広がって水槽の上端に引っかかり沈下しなくなるので、棒で押すなどして第１葉と水面とは、図２のグラフに示す距離を保つように調整して沈下させた。

栽培は露地栽培で行い、直射太陽光を作物の葉に当てて生育させた。ただし、雨水はかからないようにした。また、水没部分の遮光と水温上昇を防ぐため、養液水面を含めて水槽には直接光が当らないようにし、水温は２５℃を越えないよう管理した。気温、光量ともミツバ栽培には最も好適な季節であり、極めて順調に生育した。

生育途中で、２５ブロックある試験体を順次切取り、引き出して栽培結果を確認した。栽培結果の確認は、作物の外観の観察と双葉の根元にある成長点から各本葉の葉の根元までの長さ（葉柄の長さ）の測定を行った。測定結果を図２に示す。横軸は定植から収穫までの日数、縦軸は葉柄の長さ、双葉の長さおよび養液の水位（成長点から水面までの深さ）をｃｍで示し、点線は双葉、鎖線は第１葉の葉柄、１点鎖線は第２葉の葉柄、２点鎖線は第３葉の葉柄の長さの変化をそれぞれ示している。左端の絵は収穫時の作物を、途中で消滅した双葉も含めて、模式的に描いたものである。

図２を参照しながら、定植後の経過日数と作物の観察結果を次に示す。

０日（定植日）
双葉が出揃った段階で、双葉の長さ（成長点から葉の先端まで）は３ｃｍ
１１日後
第１葉の長さは５ｃｍ
１５日後
第２葉が１〜２ｃｍとなり第１葉は８ｃｍ、双葉と第２葉は完全に水没状態
２０日後
第１葉は１２〜１３ｃｍ、第２葉は９〜１０ｃｍ、いずれも葉部分は水面より上部に
あり、双葉の多くは枯死分解をしている
２３日後
第１葉は１３ｃｍ、第２葉が第１葉に追いつく、第３葉が芽を出す、双葉はすでに分
解しており流水により分解残渣も簡単に洗い流せた
２９日後
第１葉は約１３ｃｍ、第２葉は１８ｃｍであった、第３葉も約１３ｃｍに生長、全体
に枯葉もなく、葉柄は白く柔らかく順調に生育
３６日後
全作物を収穫、最も長い第３葉は約２４ｃｍ、第１葉は１０〜１５ｃｍであり下葉取
りをする必要がなくすべてを商品とすることができた。

このように、双葉が完全に水没した状態で、しかも水没部分を遮光してミツバを栽培すると、速やかに双葉は枯死消滅するにもかかわらず、水中にある成長点から出る新しい葉は通常栽培時と同等以上に力強く成長してゆくことが確認できた。第１葉も白く伸びて良品質で生き生きとしている。このようにして栽培したミツバは、通常の水耕栽培で栽培した作物と比べて格段に品質が優れた。

（実施例２）
本実施例では、株元すなわち水没部分を遮光することなく、ミツバを水没させて栽培した。ただし、直射太陽光が養液に直接照射されると、液温が上昇したり、養液中のＮａＦｅ−ＥＤＴＡが光分解したり，藻が発生したりするなどして栽培の妨げになるため、なるべく養液には直接光が当らないようにする。この目的のためミツバを極めて密に定稙して作物自体の影で、養液には光が直接当らないようにした。そのため、通常の営利栽培で蒔かれている量の２倍の厚蒔きにして、ウレタン製の保持担体で育苗したものを用いた。定植に際しては、保持担体は連結した長いまま使用し、点状に定植する通常栽培に比べて、縦方向には３倍、横方向には２倍の密稙、そして蒔いた種の量が２倍のため、あわせて２×３×２＝１２倍くらいの密植で定稙した。そして、保持担体に鉄の棒からなる錘をつけて、保持担体の下面を養液水槽の底から３ｃｍの距離に固定した。

生長に伴い本葉が伸びるにつれて、養液を順次注水することで苗（株）を水没させるが、この場合、第１葉の先端の三つ葉部分が水没しない程度に養液の注水量を調節しながら、水没させた。栽培のテスト期間は４月下旬〜５月末に行い、定植後２０日目以降は成長点を水面下６〜７ｃｍとして栽培し、定植後３３日目に収穫した。

この栽培において、最も生長した本葉の葉柄の長さが２５ｃｍに達した時にも第１葉は緑で全体の色艶もよく通常栽培より活力よく生育した。それなりの光が株元に当るので第１葉は通常栽培と同様に短くかつ緑濃かったが枯葉はなく、下葉取りの対象となる葉はなかった。水中にある双葉の消滅には時間を要したが、本葉の葉柄の長さが２５ｃｍになる頃には、流水で流れ去るくらいに分解していた。

この実施例２での栽培結果、ミツバは水没して栽培した方が、通常の栽培より良好な生長を示すこと、水没部分を完全に遮光しない本栽培でも、水中での双葉の分解消滅は遅れるが収穫時までには消滅していること、水没部分の遮光をしない水没だけでは、第１葉の長さは通常栽培とほぼ同程度であり、水没かつ遮光した時のような白く軟い高品質なミツバとはならないが、下葉取りの対象とはならないことが判明した。

（実施例３）
本実施例では、図３に示す自動水没用定植セルを使用してミツバの栽培を行った。同時に比較例１として通常の湛液水耕栽培装置を使った栽培も行った。栽培方法は無加温１重ポリオレフィンハウス内で、土に接して深さ２０ｃｍの水槽を作り、この水槽内に浮かべた発泡ポリスチレン製の定植パネルに、自動水没用定植セルを使って４つの連続したブロック苗として定植したものと、通常の栽培方法に従って切り離したウレタンスポンジ製の保持担体を個別に直接パネルに定植したものとを隣り合わせてセットして、この二つの栽培法の比較を行った。

栽培期間は１２月初旬から１月初旬にかけて行い、その期間中、気温は無加温であるので、０℃（夜）〜２７℃（昼）の変化があったが、水温は土に接しているので１０℃（夜）〜１３℃（昼）であった。

表１に定植後の栽培経過日数と最も生長している本葉の葉柄の長さと重量の測定結果および自動水没の程度を水没深さとして水面からの成長点までの距離で示した。尚、重量は実施例３では４ブロックの重量、比較例１では１ブロックの重量で、水を絞った保持担体のスポンジと作物の合計重量である。また、定植後、苗がまだ小さい時は、自動水没力が弱いので、水没深さ３ｃｍになるまで（１８日目まで）は、生育に応じて棒で押して水没深さを順次増大させた。

本栽培期間中は気温が低いため、比較例１では生育が非常に遅いが自動水没栽培では約２．５倍の生育速度となった。これは、実施例３の自動水没栽培では成長点が水没するために、温度が最低でも１０℃以上で安定に保たれる水温の中で成長するためと思われる。また、冬季で水温が１０〜１３℃と低いにもかかわらず、定植後２６日頃までに双葉は分解残渣を残して消滅し、３２日には水洗のみで双葉は除去できた。さらに、この自動水没栽培したものは、第１葉も含めて葉柄は白く軟らかく、白化軟弱野菜としての品質は格段にすぐれたものであった。また表１に示されるように、生長に応じて、苗は自動的に水没した。

（実施例４）
セリ科オランダミツバ属セロリー種として市販のミニホワイト（タキイ種苗株式会社登録品種）を使用して、水没水耕栽培を行った。栽培は実施例３と同様に、無加温１重ポリオレフィンハウス内で、土に接した深さ２０ｃｍの水槽を用いて、通常栽培方法の比較例２と同時に栽培を行った。本実施例では、実施例３で用いた自動水没用定植セルに替えて、図６に示す定植セルを用い、定植パネルに装着し栽培を行った。

栽培期間は１２月初旬から２月中旬にかけて行い、実施例３と同様に気温は０℃（夜）〜２７℃（昼）、水温は５５日目まで１０℃〜１３℃であったが、定植後５５日目からは水温は加温を行い１６〜１９℃であった。

定植する苗は、種子から水耕栽培され、調整されて市販されているセロリー種のミニホワイトを入手して使用した。入手した苗の根部を培養液につけて新しい葉を出させ、新しい葉が５ｃｍになった時、古い葉を切り落としこれを苗として定植セルに挿入して、定植パネルに定植した。水没方法はセルの上端に葉を引っ掛けて固定し、成長点が養液中に水没するようにセットし、葉柄の伸張につれて自重で成長点が根系と共に水中で徐々に下がっていくようにした。比較する通常の栽培方法は比較例２として、比較例１と同様に成長点が水面上２ｃｍの位置とした。

表２に表１と同様に測定結果を示した。ただし、葉の長さは最も長い葉の成長点から葉の先端までの長さを示した。

実施例３と同様に、水没栽培の実施例４は通常栽培の比較例２より成長速度が速く、また葉柄の色はより白かった。また、実施例４の方が葉柄の伸張が速いと共に、水没部には葉柄と出たての新しい葉があるだけなので、すっきりした形状でありそのまま商品としての形状が整っている。最後に収穫した両者の重量はほぼ同一であった。このように、水没水耕栽培方法はセロリーにも好ましく適用できた。

（実施例５）
セリ科セリ属のセリの水没水耕栽培を行った。栽培は実施例４と同様な栽培条件で行い、通常栽培方法の比較例３と同時に栽培を行った。気温、水温とも実施例４と同じであるが栽培期間は１２月初旬から１月末で行った。定植する苗は、種子から水耕栽培され、調整されて市販されているセリを入手し、実施例４と同様に処理して、定植と水没方法も同様に行った。比較する通常の栽培方法も同様にして、比較例３とした。

表３に表２と同様に測定結果を示す。

水没栽培の実施例５は通常栽培の比較例３より伸張速度、重量増加が３倍近く速かった。また、比較例３のセリは、縦に伸びず横に広がり商品性が劣る。実施例５のセリの水没部分は白く軟らかく商品性に優れていた。セリにおいても水没水耕栽培の有効性が確認できた。

本発明の水没水耕栽培はセリ科に属する作物に好ましく適用されるものであるが、作物の生長を促進し、下葉取りの作業が効率化できることから、広く葉菜の栽培に適用できるものである。

ＷＬ 養液水面
１ 苗
２ 子葉（双葉）
３ 根
４ 成長点（芽頂分裂組織）
５ 胚軸
６ａ、６ｂ 第１葉の葉柄
７ａ、７ｂ 第１葉の葉
８ａ、８ｂ 第２葉の葉柄
９ａ、９ｂ 第２葉の葉
１０ａ、１０ｂ 第３葉の葉柄
１１ａ、１１ｂ 第３葉の葉
２１ 保持担体
２２ 定植セル
２３ 自動水没用定植セル
２４ 側壁（フレキシブル）
２５、３８ 下部開口部
２６ 通水口
２７、３２、３６ 鍔
２８、３７ 上部開口部
２９ 底
３０ 側壁（剛直）
３１ 連結具
３３ 弾性体
３５ 側壁
４０ 定植パネル

１００ 双葉の成長曲線
１０１ 第１葉の生長曲線
１０２ 第２葉の生長曲線
１０３ 第３葉の生長曲線
１０４ 養液水位の変化曲線

Claims (8)

1. シュート系と根系との境界を養液の水面下としシュート系の一部分を水没させて、作物を栽培することを特徴とするセリ科に属する作物の水耕栽培方法。
2. シュート系と根系との境界を養液の水面下としシュート系の一部分を水没させて、作物の苗を定植し、作物の生長に応じて水没の深さを順次増大させて栽培することを特徴とするセリ科に属する作物の水耕栽培方法。
3. 本葉が生長し子葉より大きくなった以降では、子葉を水没させて栽培することを特徴とする請求項１もしくは２に記載の水耕栽培方法。
4. 水没させた部分には光を照射しないことを特徴とする請求項1〜３のいずれかに記載の水耕栽培方法。
5. 作物の生長に応じて、作物を定植した保持担体を養液内の下方に順次移動させ、水没の深さを順次増大させることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の水耕栽培方法。
6. 作物を定植した保持担体を養液内に保持するための溝状定植セルであって、シュートを突出させるための上端開口部と、対面する側壁と、底部とからなり、この対面する側壁は作物を定植した保持担体を任意の場所で挟持可能で、かつ定植した作物の生長するシュートの伸張力を受けて該保持担体を下方に移動可能に挟持することのできる定植セル。
7. 対面する側壁がフレキシブルなプラスチックシートであることを特徴とする請求項６に記載の定植セル。
8. 請求項６もしくは７に記載の定植セルを用いて、シュート系と根系との境界を養液の水面下としシュート系の一部分を水没させて作物の苗を定植し、作物の生長に応じて、作物を定植した保持担体を養液内の下方に自動的に順次移動させ、水没の深さを順次増大させることを特徴とする水耕栽培方法。

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