JP6078879B2 - 植物栽培装置および植物栽培方法 - Google Patents
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Description
本発明は、根と、塊茎が形成されるストロンと、を有する栄養体を備える植物体を栽培する植物栽培装置および植物栽培方法に関する。
従来、植物栽培装置として、養液流路上面に、種芋の根は通すがストロンは通さない仕切り部材を設置し、当該仕切り部材の上面においてストロンに塊茎を形成させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１では、上記構成とすることで、ストロン先端に形成される塊茎が養液に浸ってしまうことを抑制し、以て、塊茎の品質が悪化（腐敗、病原菌の蔓延、生理障害等）したり生産性が悪化したりすることを抑制できるようにしている。
しかしながら、上記従来の技術では、網目状の仕切り部材を用い、当該仕切り部材の上面においてストロンに塊茎を形成させるようにしている。そのため、養液に由来する水蒸気の移動を抑制することができず、養液に由来する水蒸気によって塊茎の品質が悪化したり生産性が悪化したりするおそれがあった。
そこで、本発明は、塊茎の品質や生産性をより向上させることのできる植物栽培装置および植物栽培方法を得ることを目的とする。
本発明の第１の特徴は、根と、塊茎が形成されるストロンと、を有する栄養体を備える植物体を栽培する植物栽培装置であって、液体が供給される前記根と、前記ストロンおよび塊茎と、を空間的に仕切る仕切り部材を備え、前記仕切り部材が、前記液体から発生する水蒸気の前記ストロンおよび塊茎が存在する空間への移動を抑制することを要旨とする。
本発明の第２の特徴は、前記根が存在する空間に前記液体を噴霧する第一噴霧部を備えることを要旨とする。
本発明の第３の特徴は、前記栄養体を支持する支持部と、前記根に、液面が前記栄養体の下端よりも下方に位置するように前記液体を供給する液体供給部と、を備えることを要旨とする。
本発明の第４の特徴は、前記ストロンおよび塊茎が存在する空間に前記塊茎の形成を誘導する誘導物質を噴霧する第二噴霧部を備えることを要旨とする。
本発明の第５の特徴は、根と、塊茎が形成されるストロンと、を有する栄養体を備える植物体を栽培する植物栽培方法であって、液体が供給される前記根と、前記ストロンおよび塊茎と、を空間的に仕切り、前記液体から発生する水蒸気の前記ストロンおよび塊茎が存在する空間への移動を抑制するようにしたことを要旨とする。
本発明によれば、塊茎の品質や生産性をより向上させることのできる植物栽培装置および植物栽培方法を得ることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の複数の実施形態には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、それら同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。また、以下では、植物体として種芋（栄養体）を備えるジャガイモを例示する。
（第１実施形態）
本実施形態にかかる植物栽培装置１０は、図１に示すように、植物体３０の栄養体３１を収容する栽培容器２０を備えており、この栽培容器２０を用いて栄養体３１に液体としての養液７０を供給する水耕栽培が行われる。
本実施形態にかかる植物栽培装置１０は、図１に示すように、植物体３０の栄養体３１を収容する栽培容器２０を備えており、この栽培容器２０を用いて栄養体３１に液体としての養液７０を供給する水耕栽培が行われる。
栽培容器２０は、底壁２０ａと側壁２０ｂとで上方に開口する略直方体状に形成されており、養液７０を通さない材料（例えば、プラスチック等）で形成されている。そして、栽培容器２０の開口は遮光板２１で覆われており、この遮光板２１を栽培容器２０に設置することで、地上空間Ａと地下空間Ｂとが画成されている。遮光板２１は、地下空間Ｂへの光の照射を遮る材料で形成されており、この遮光板２１には、植物体３０の茎３３が貫通する貫通穴２１ａが形成されている。このように、遮光板２１を設けて地下空間Ｂにおける遮光性を高めることで、地下空間Ｂへの光の進入を抑制し、後述する塊茎３５の緑化およびソラニン含有量の増加を抑制できるようにしている。なお、栽培容器２０も地下空間Ｂへの光の照射を遮る材料で形成されている。
そして、例えば、育苗ポット等に栄養体３１を収容して土壌内で発芽させることで、植物体３０の育苗を行い、育苗によって根３２や茎３３がある程度の長さまで成長したら、植物体３０を植物栽培装置１０に定植させる。このとき、図１に示すように、栄養体３１や根３２が地下空間Ｂに存在するとともに、茎３３や葉３３ａが地上空間Ａに存在するように、植物体３０を植物栽培装置１０に定植させる。なお、栄養体３１を地下空間Ｂに収容して養液７０を供給することで、栄養体３１を発芽させ、成長した茎３３を遮光板２１の貫通穴２１ａから地上空間Ａへと導くようにしてもよい。また、遮光板２１に予め貫通穴を設けることはせずに、成長した茎３３が遮光板２１を貫通する構成とすることも可能である。
かかる構成の植物栽培装置１０を用い、地下空間Ｂに存在する根３２に養液７０を供給しつつ、地上空間Ａに存在する茎３３や葉３３ａに、太陽光や照明（電球、蛍光灯、ＬＥＤ等）による光を照射することで、植物体３０を生育させるようにしている。このとき、植物体３０の葉３３ａが光合成を行うことで養分が合成され、ストロン３４に供給されて、ストロン３４に塊茎３５が形成され、この塊茎３５が成長することで収穫物たるジャガイモが形成される。このように、本実施形態にかかる植物体３０は、地上部（植物体３０の遮光板２１よりも上方の部位）で合成した養分を地下部（植物体３０の遮光板２１よりも下方の部位）に蓄積する植物である。
ここで、本実施形態では、養液７０が供給される根３２と、ストロン３４および塊茎３５と、を空間的に仕切る仕切り部材２２を植物栽培装置１０に設けている。
具体的には、栽培容器２０内の地下空間Ｂを仕切り部材２２によって上下に画成し、上部をストロン３４および塊茎３５が存在する空間Ｂ１とし、下部を栄養体３１および養液７０が供給される根３２が存在する空間Ｂ２としている。このように、ストロン３４および塊茎３５が存在する空間Ｂ１を栄養体３１および根３２が存在する空間Ｂ２と分離することで、ストロン３４に形成される塊茎３５が養液７０に浸ってしまうことを抑制している。
さらに、本実施形態では、仕切り部材２２によって養液７０から発生する水蒸気がストロン３４および塊茎３５が存在する空間Ｂ１へと移動してしまうことを抑制するようにしている。
本実施形態では、仕切り部材２２を、水（気体液体を問わず）を通さない材料で形成された板状部材２３と、吸湿性を有し、水で膨潤する材料で形成された板状部材２４とで構成している。この板状部材２３および板状部材２４は一体化されており、仕切り部材２２は２層構造となっている。そして、仕切り部材２２（板状部材２３および板状部材２４）には、栄養体３１から伸びた茎３３を通すための穴２２ａ（穴２３ａおよび穴２４ａ）が適宜設けられている。
さらに、本実施形態では、根３２が存在する側に水で膨潤する材料で形成された板状部材２４が配置され、ストロン３４が存在する側に水を通さない材料で形成された板状部材２３が配置されるようにしている。
このように、板状部材２３が空間Ｂ１側、板状部材２４が空間Ｂ２側となるように仕切り部材２２を配置することで、養液７０から発生する水蒸気によって板状部材２３を膨潤させることができるようになる。そして、板状部材２３が膨潤すると、板状部材２３に形成された穴２３ａと当該穴２３ａを貫通する茎３３との間の隙間を閉塞することができる。このように、本実施形態では、養液７０から発生する水蒸気が、仕切り部材２２に形成した穴２２ａから空間Ｂ１側に移動してしまうことも抑制できるようにしている。
また、本実施形態では、根３２が存在する空間Ｂ２に養液７０を噴霧する第一噴霧部４０が植物栽培装置１０に設けられている。
第一噴霧部４０は、霧状の養液７０を根３２に向けて噴霧するものである。この第一噴霧部４０は、例えば、液体供給配管（図示せず）に接続されて、液体供給配管から供給された養液７０を霧状（ミスト状）にしてノズル部から噴射する構成とすることができる。なお、第一噴霧部４０による噴霧方式は任意でよい。この噴霧方式としては、高圧気体を使用した霧吹きタイプや、超音波ミストなどが挙げられる。このとき、ノズル部から噴射する養液７０が直接栄養体３１にかからないようにするのが好ましい。
なお、図１では、支持台（支持部）６０の栄養体３１の支持部分を養液７０の液面よりも高くなるようにし、栄養体３１を支持台６０上に載置した際に、栄養体３１が養液７０に浸されないようにしている。一方、栄養体３１から伸びた根３２が養液７０に浸されるようにしている。このとき、栽培容器２０の底面等に養液７０を容器外部に排水する排水機構を設けるようにするのが好ましい。なお、栄養体３１から伸びた根３２を養液７０内に浸されるようにする必要はなく、根３２が湿る程度の状態が維持されるように養液７０を噴霧するようにしてもよい。
また、第一噴霧部４０による養液７０の噴霧量や噴霧時期等は、制御部によって調整するようにするのが好ましい。
また、本実施形態では、ストロン３４および塊茎３５が存在する空間Ｂ１に塊茎３５の形成を誘導する誘導物質を噴霧する第二噴霧部５０が植物栽培装置１０に設けられている。
この第二噴霧部５０は、霧状の誘導物質をストロン３４に向けて噴霧するものである。この第二噴霧部５０も、例えば、液体供給配管（図示せず）に接続されて、液体供給配管から供給された誘導物質を霧状（ミスト状）にしてノズル部から噴射する構成とすることができる。
なお、誘導物質としては、ジャスモン酸（jasmonic acid:ＪＡ）やジャスモン酸のメチルエステル（methyl jasmonate:ＭｅＪＡ）等公知のものを用いることができる。
次に、植物体３０の栽培方法（水耕栽培方法）について説明する。
まず、第一噴霧部４０によって霧状（ミスト状）の養液７０を根３２に噴霧することで、根３２に養液７０を適宜供給する。一方、地上空間Ａに露出する茎３３および葉３３ａには、太陽光や照明（電球、蛍光灯、ＬＥＤ等）による光を適宜照射する。こうすることで、植物体３０の葉３３ａが光合成を行い養分が合成される。そして、合成された養分が、茎３３を介してストロン３４に供給されて、ストロン３４に塊茎３５が形成される。また、ストロン３４には、第二噴霧部５０によって霧状の誘導物質が適宜噴霧されており、この誘導物質によって、塊茎３５の成長が促進される。こうして、塊茎３５が成長し、ジャガイモとして収穫される。
本実施形態では、養液７０が供給される根３２が存在する空間Ｂ２と、ストロン３４および塊茎３５が存在する空間Ｂ１とが、養液７０から発生する水蒸気の空間Ｂ１への移動を抑制する仕切り部材２２によって仕切られている。したがって、塊茎３５の成長は、養液７０から発生する水蒸気の空間Ｂ１への移動が抑制された状態で行われることとなる。
このように、本実施形態にかかる植物栽培方法は、養液７０が供給される根３２と、ストロン３４および塊茎３５と、を空間的に仕切り、養液７０から発生する水蒸気のストロン３４および塊茎３５が存在する空間Ｂ１への移動を抑制した状態で、根３２に養液７０を供給する工程を備えている。
以上、説明したように、本実施形態では、植物栽培装置１０は、根３２と、塊茎３５が形成されるストロン３４と、を有する栄養体３１を備える植物体３０を栽培するものである。そして、この植物栽培装置１０は、養液７０が供給される根３２と、ストロン３４および塊茎３５と、を空間的に仕切る仕切り部材２２を備えている。
このように、養液７０が供給される根３２と、ストロン３４および塊茎３５と、を空間的に仕切る仕切り部材２２を植物栽培装置１０の栽培容器２０に設けることで、ストロン３４に形成される塊茎３５が養液７０に浸ってしまうことが抑制される。その結果、塊茎３５の品質が悪化（腐敗、病原菌の蔓延、生理障害等）したり生産性が悪化したりしてしまうことが抑制される。
さらに、本実施形態では、仕切り部材２２が、養液７０から発生する水蒸気のストロン３４および塊茎３５が存在する空間Ｂ１への移動を抑制するものであるため、ストロン３４および塊茎３５が存在する空間Ｂ１が高湿度になってしまうことが抑制される。したがって、塊茎３５の品質低下や生産性悪化の影響をより確実に回避することが可能となる。
このように、本実施形態によれば、塊茎３５の品質や生産性をより向上させることのできる植物栽培装置１０および植物栽培方法を得ることができる。
また、本実施形態では、仕切り部材２２を、水（気体液体を問わず）を通さない材料で形成された板状部材２３と、吸湿性を有し、水で膨潤する材料で形成された板状部材２４とで構成している。そのため、より簡素な構成で、塊茎３５の品質低下や生産性悪化の影響をより確実に回避することが可能となる。
さらに、本実施形態では、根３２が存在する側に水で膨潤する材料で形成された板状部材２４が配置され、ストロン３４が存在する側に水を通さない材料で形成された板状部材２３が配置されるようにしている。したがって、養液７０から発生する水蒸気によって板状部材２３を膨潤させることができるようになり、板状部材２３が膨潤することによって、板状部材２３に形成された穴２３ａと当該穴２３ａを貫通する茎３３との間の隙間を閉塞することが可能となる。このように、本実施形態によれば、養液７０から発生する水蒸気が、仕切り部材２２に形成した穴２２ａから空間Ｂ１側に移動してしまうことも抑制することができる。
また、本実施形態では、根３２が存在する空間Ｂ２に養液７０を噴霧する第一噴霧部４０が植物栽培装置１０に設けられている。そのため、より効率的に根３２に養液７０を供給することができる。
また、本実施形態では、ストロン３４および塊茎３５が存在する空間Ｂ１に塊茎３５の形成を誘導する誘導物質を噴霧する第二噴霧部５０が植物栽培装置１０に設けられている。そのため、塊茎３５の成長が促進されて塊茎３５の生産性をより向上させることができる。
（第２実施形態）
本実施形態にかかる植物栽培装置１０Ａは、基本的に上記第１実施形態の植物栽培装置１０と同様の構成をしている。
本実施形態にかかる植物栽培装置１０Ａは、基本的に上記第１実施形態の植物栽培装置１０と同様の構成をしている。
すなわち、植物栽培装置１０Ａは、植物体３０の栄養体３１を収容する栽培容器２０を備えており、この栽培容器２０を用いて栄養体３１に液体としての養液７０を供給する水耕栽培が行われる。
また、本実施形態においても、養液７０が供給される根３２と、ストロン３４および塊茎３５と、を空間的に仕切る２層構造の仕切り部材２２を植物栽培装置１０Ａに設けている。
さらに、本実施形態においても、仕切り部材２２によって養液７０から発生する水蒸気がストロン３４および塊茎３５が存在する空間Ｂ１へと移動してしまうことを抑制している。
また、ストロン３４および塊茎３５が存在する空間Ｂ１に塊茎３５の形成を誘導する誘導物質を噴霧する第二噴霧部５０が植物栽培装置１０Ａに設けられている。
ここで、本実施形態にかかる植物栽培装置１０Ａが上記第１実施形態の植物栽培装置１０と主に異なる点は、植物栽培装置１０Ａが、液体供給部８１を備えている点にある。
具体的には、栽培容器２０の一端側の側壁２０ｂ下部に、空間Ｂ２内に養液７０を供給する液体供給部８１を形成するとともに、栽培容器２０の他端側の底壁２０ａに、空間Ｂ２内の養液７０を栽培容器２０外に排水する液体排水部８２を形成している。そして、養液７０の液面が栄養体３１の下端よりも下方に位置するように、養液７０を空間Ｂ２内の一端から他端に向けて流れるようにし、養液７０に根３２を浸すことで、養液７０を根３２に供給するようにしている。
具体的には、養液７０の液面が、支持台６０の栄養体３１の支持部分よりも低くなるように、養液７０の供給量を調整し、栄養体３１を支持台６０上に載置した際に、栄養体３１が養液７０に浸されないようにしている。一方、栄養体３１から伸びた根３２は養液７０に浸されるようにしている。
なお、液体排水部８２から排水された養液７０は、そのまま廃棄するようにしてもよいし、例えば循環ポンプ等を用いて循環させるようにしてもよい。
このとき、緩やかな傾斜を持つ平面上に、養液７０を薄く（少量ずつ）流下させる水耕栽培、いわゆる薄膜水耕(NFT: nutrient film technique)を行うようにするのが好ましい。この薄膜水耕によって、栽培容器２０内に蓄えられる養液７０を薄くすることで、図２に示すように、根３２が水平方向に拡がることとなる。これにより、植物体３０がより健全に成長することができるようになる。
以上の本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
また、本実施形態では、栽培容器２０の一端側の側壁２０ｂ下部に、空間Ｂ２内に養液７０を供給する液体供給部８１を形成するとともに、栽培容器２０の他端側の底壁２０ａに、空間Ｂ２内の養液７０を栽培容器２０外に排水する液体排水部８２を形成している。そして、栄養体３１が養液７０に浸されないようにしつつ、養液７０が空間Ｂ２内の一端から他端に向けて流れるようにし、この流れる養液７０に根３２を浸すことで、養液７０を根３２に供給するようにしている。このような構成とすることで、根腐れ等の発生をより抑制することが可能となる。
特に、薄膜水耕により栽培を行うようにすれば、より簡素な構成で、養液７０を一端から他端に向けて流れるようにすることができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
例えば、栽培容器の形状や植物の配置方法等は適宜に設定することが可能である。
また、上記各実施形態では、植物体としてジャガイモを例示したが、根と、塊茎が形成されるストロンと、を有する栄養体を備える植物体であれば本発明を適用することができる。
また、仕切り部材、その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
１０，１０Ａ 植物栽培装置
２２ 仕切り部材
３０ ジャガイモ（植物体）
３１ 種芋（栄養体）
３２ 根
３４ ストロン
３５ 塊茎
４０ 第一噴霧部
５０ 第二噴霧部
６０ 支持台（支持部）
７０ 養液（液体）
８１ 液体供給部
Ｂ１ ストロンおよび塊茎が存在する空間
Ｂ２ 根が存在する空間
２２ 仕切り部材
３０ ジャガイモ（植物体）
３１ 種芋（栄養体）
３２ 根
３４ ストロン
３５ 塊茎
４０ 第一噴霧部
５０ 第二噴霧部
６０ 支持台（支持部）
７０ 養液（液体）
８１ 液体供給部
Ｂ１ ストロンおよび塊茎が存在する空間
Ｂ２ 根が存在する空間
Claims (5)
- 根と、塊茎が形成されるストロンと、を有する栄養体を備える植物体を栽培する植物栽培装置であって、
液体が供給される前記根と、前記ストロンおよび塊茎と、を空間的に仕切る仕切り部材を備え、
前記仕切り部材が、前記液体から発生する水蒸気の前記ストロンおよび塊茎が存在する空間への移動を抑制することを特徴とする植物栽培装置。 - 前記根が存在する空間に前記液体を噴霧する第一噴霧部を備えることを特徴とする請求項１に記載の植物栽培装置。
- 前記栄養体を支持する支持部と、
前記根に、液面が前記栄養体の下端よりも下方に位置するように前記液体を供給する液体供給部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の植物栽培装置。 - 前記ストロンおよび塊茎が存在する空間に前記塊茎の形成を誘導する誘導物質を噴霧する第二噴霧部を備えることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の植物栽培装置。
- 根と、塊茎が形成されるストロンと、を有する栄養体を備える植物体を栽培する植物栽培方法であって、
液体が供給される前記根と、前記ストロンおよび塊茎と、を空間的に仕切り、前記液体から発生する水蒸気の前記ストロンおよび塊茎が存在する空間への移動を抑制するようにしたことを特徴とする植物栽培方法。
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