JP6340600B2 - 低カリウム野菜の養液栽培方法 - Google Patents
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Description
本発明は、低カリウム野菜の養液栽培方法、低カリウム野菜及び栽培装置に関する。
腎臓病患者は、カリウムやナトリウムを排出する能力が低下している。そのため、これらを多量に摂取すると、尿として排出できず、体内に蓄積してしまう。このような状況をそのまま放置すると、患者の血圧が高くなる高血圧症や、それによる脳血管障害（脳卒中など）や心臓疾患（心不全など）を誘引してしまうことがある。
腎臓病患者の血中カリウム濃度を低下させるには、例えば、利尿薬などの薬物による治療方法がある。また、腎臓病患者の血中カリウム濃度を低下させる別の方法として、薬物による副作用が低く費用も少なくて済む観点から、低カリウム食品による食事療法が注目されている。
腎臓病患者の治療に使用する低カリウム食品として、従来から様々なものが検討されている。その一つとして、水耕栽培による低カリウム野菜やその栽培方法が従来から研究されている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。
特許文献１または特許文献２に開示された水耕栽培方法では、水耕栽培期間が初期と後期の２つに分けられている。初期にはＫＮＯ３を含む通常の水耕栽培用肥料で野菜を栽培し、後期にはＫＮＯ３の代わりにＨＮＯ３またはＮａＮＯ３を含む水耕栽培用肥料でその野菜を栽培する。また、全栽培期間に亘り、水耕栽培用肥料のｐＨをＮａＯＨで調整する。
また、これらの水耕栽培方法においてｐＨ調整に使用したＮａＯＨによるナトリウム含有量の上昇を防ぐため、カリウムと同程度に野菜に吸収されやすく、野菜の生長に寄与するマグネシウムを多く含む水耕栽培用肥料を使用する水耕栽培方法が開発されている（例えば、特許文献３参照）。
特許文献３に開示された水耕栽培方法では、栽培期間が初期と後期に分けられる。初期にはカリウム、カルシウム、マグネシウム、リン、及び窒素を主成分とする通常の水耕栽培用肥料で野菜を栽培し、後期にはカリウム及びナトリウムを配合せず、カルシウム、マグネシウム、リン、及び窒素を主成分とする水耕栽培用肥料でその野菜を栽培する。この水耕栽培方法によってレタスなどの野菜を栽培すると、全体のカリウム含有量及びナトリウム含有量が少ない野菜を栽培することができる。
さらに、上述のような水耕栽培方法を大規模量産した場合でも、安定して低カリウム野菜を栽培することが可能な栽培方法が知られる（例えば、特許文献４参照）。具体的には、栽培期間の初期において、通常のカリウムを含む肥料で栽培する際、一般的なカリウムを含む肥料よりもカリウム含有量及び窒素濃度が高い肥料で栽培する。この水耕栽培方法では、葉の変色などの障害が発生しない。
上述の特許文献１〜４に開示の水耕栽培方法で栽培された野菜は、カリウム含有量を低減するために長期間かけて栽培する必要がある。このようにカリウムを含まない肥料での栽培期間が長い場合、カリウム欠乏症といった生理障害が発生する。そのため、このような障害が原因で通常の栽培方法で栽培した野菜に比べて３０％〜５０％程度収穫重量が低下する。
本発明は、カリウム欠乏症を抑制しつつ、従来の栽培方法よりも収穫重量を維持可能な、低カリウム野菜、およびその養液栽培方法、栽培装置を提供する。
本発明の一態様に係る低カリウム野菜の養液栽培方法では、栽培する野菜に応じて種まきから収穫までの全栽培期間が第１栽培期間及び第２栽培期間を含み、第１栽培期間では、カリウムを含有する第１養液栽培肥料を含む第１培養液で野菜を栽培する。第２栽培期間では、カリウムを含有しない第２養液栽培肥料を含む第２培養液で野菜を栽培する。第２栽培期間には、野菜に対して、風を与える。
本発明により、収穫重量を維持可能な低カリウム野菜を栽培することができる。
本実施の形態における野菜とは、葉物野菜類、例えば、レタス、サラダ菜、サンチュ、コマツナを指す。なお、養液栽培方法とは、培地として土を用いずに作物の育成に必要な養分を水に溶かした液状肥料（培養液）として作物に与えて栽培する方法である。具体的には水耕栽培、噴霧耕栽培、固形培地栽培などが該当する。以下、水耕栽培方法を例に記載するが、他の養液栽培においても同様の効果が期待できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図１を参照しながら、本実施の形態の低カリウム野菜の栽培方法について説明する。本実施の形態における低カリウム野菜は、図１に示す期間で水耕栽培を行うことによって栽培できる。すなわち、本実施の形態における水耕栽培方法では、低カリウム野菜の全栽培期間Ｌにおいて、前期の第１栽培期間Ｌｅ、後期の第２栽培期間Ｌｍを設定している。
全栽培期間Ｌとは、種まき時Ａから収穫時Ｄまでの期間である。なお、全栽培期間Ｌの時間的な長さは、栽培する野菜の種類によってほぼ決まり、野菜の種類に応じて予め設定可能である。なお、全栽培期間Ｌの長さは、使用する肥料の種類にあまり影響を受けないことがわかっている。したがって、野菜の種類に応じて、予め第１栽培期間Ｌｅ、第２栽培期間Ｌｍを設定することができる。
第１栽培期間Ｌｅは、種まき時Ａから肥料切り替え時Ｃまでの期間である。第１栽培期間Ｌｅは、育苗期間Ｌｅ１と通常栽培期間Ｌｅ２とから構成されることが好ましい。育苗期間Ｌｅ１は、種子の発芽から苗の生長が安定するまでの期間であると共に、種まき時Ａから通常栽培開始時Ｂまでの期間である。育苗期間Ｌｅ１は、通常、野菜の種類に拘らず、２週間程度であるが、実験等により適宜設定可能である。また、通常栽培期間Ｌｅ２は、通常栽培開始時Ｂから肥料切り替え時Ｃまでの期間である。
なお、育苗期間Ｌｅ１において十分に生長した苗だけを選別して、本実施の形態の水耕栽培を行うことが好ましい。このようにすれば、さらに低カリウムとなる野菜を栽培することができる。具体的には、通常栽培開始時Ｂ（育苗期間Ｌｅ１の終了時）において野菜の苗（個体）の大きさをそれぞれ計測し、所定以上の大きさに生長している個体だけを選別して通常栽培期間Ｌｅ２に移行し、所定未満の大きさにしか生長していない個体を処分する。
第２栽培期間Ｌｍは、肥料切り替え時Ｃから収穫時Ｄまでの栽培期間である。肥料切り替え時Ｃは後述する実験によって設定される。
続いて、本実施の形態における水耕栽培方法で使用する肥料について説明する。本実施の形態の水耕栽培方法では、各栽培期間で、異なる成分を含む水耕栽培用肥料を使用する。具体的には、育苗期間Ｌｅ１では、水道水、あるいは、第１養液栽培肥料を用い、通常栽培期間Ｌｅ２では、第１養液栽培肥料を用い、第２栽培期間Ｌｍでは、第２養液栽培肥料を用いて栽培する。
第１養液栽培肥料は、カリウムを含有する。具体的には、カリウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、リン、及び窒素を主成分として含む。第１養液栽培肥料として、市販のＯＡＴアグリオ株式会社のＯＡＴハウス肥料などを用いてもよい。なお、全栽培期間Ｌで第１養液栽培肥料を用いて野菜を栽培することを通常栽培という。
第２養液栽培肥料は、実質的にカリウムを含まない。例えばナトリウム、カルシウム、マグネシウム、リン、及び窒素を主成分として含む。この一例としては、（表１）に示す組成の養液栽培肥料がある。
なお、第２養液栽培肥料は、カリウムを含まない養液栽培肥料であれば、第２養液栽培肥料の主成分は任意の組成であってもよい。第２栽培期間Ｌｍで第２養液栽培肥料を用いることで低カリウム野菜が栽培できる。なお、「実質的にカリウム含まない」とは、肥料の調製時に他の成分量と比べて無視できる程度の量のカリウムの配合は許容するということを意味する。例えば、水耕栽培用肥料の希釈に水道水を使用する場合には、水道水に含まれている微量のカリウムが水耕栽培用肥料に含まれることになるが、このように希釈する際に使用する水道水に含まれる程度の量は無視できる程度の量である。
以下、本実施の形態における栽培装置と水耕栽培方法について、具体的な例を交えて説明する。なお、以下の説明では、葉物野菜の一例として、リーフレタス（以下、単に「レタス」という）を栽培している。
まず、図２、図３を参照しながら、本実施の形態による栽培装置１００について説明する。図２は、栽培装置１００の構成を示す正面図である。図３は、栽培装置１００の側断面図である。これらの図は、照明１６と送風部１１との位置関係および、生長点に給気する装置の構成を示している。
栽培装置１００は、フレーム部１７と、栽培ベッド１３と、栽培パネル１４と、照明１６と、給気装置１０とを有する。栽培ベッド１３はフレーム部１７内に配置され、栽培パネル１４は、栽培ベッド１３上に配置されている。栽培パネル１４には、野菜１５を定植するための複数の穴１４Ｈが設けられている。すなわち、野菜１５は、栽培パネル１４に一定の間隔で設けられた穴１４Ｈに定植される。照明１６は栽培パネル１４に投光可能なように配置されている。水耕液は、栽培ベッド１３に蓄えることができる。
給気装置１０は、栽培装置１００内に少なくとも１つ以上設置された送風部１１と、送風部１１に接続されたダクト部１２とで構成されている。
栽培装置１００は、温度、湿度、ＣＯ２濃度が制御可能な構造物内に設置される。
ダクト部１２には、穴１４Ｈの間隔と実質的に同等の間隔で複数の噴き出し穴１２Ｈが設けられている。送風部１１は、風量を制御する機能を有し、風量を制御することで、給気量を調整することが可能である。なお、送風部１１は、上記構造物の外部に設置されてもよい。一方、ダクト部１２は、フレーム部１７内に設置されていることが好ましい。
図３に矢印で示すように、ダクト部１２に加工された噴き出し穴１２Ｈは、植物の生長点の近傍、あるいは、植物の成長点の上部空間に向けて給気できるよう、適切な角度で形成されている。なお、噴き出し穴１２Ｈにノズルなどを設置して、ノズルの角度を任意に変更する方式で植物の生長点に給気してもよい。
次に、栽培条件について説明する。各栽培期間の養液栽培肥料として、育苗期間Ｌｅ１では水道水、通常栽培期間Ｌｅ２では第１養液栽培肥料として、ＯＡＴハウス肥料のＳＡ処方、第２栽培期間Ｌｍでは第２養液栽培肥料として（表１）に示す組成で配合された肥料を用いている。
また、育苗期間Ｌｅ１を除く全栽培期間Ｌにおいて、ＥＣ値が１．４〜２．０、ｐＨが５．５〜６．５となるように第１養液栽培肥料、第２養液栽培肥料を用いて水耕液（第１、第２培養液）を調製している。そして、ＥＣ値、ｐＨ値が上記範囲内に収まるよう、株式会社セムコーポレーション製小型養液循環装置ＭＳＯＥ−１００（製品名）を用いてこれらの値を制御している。
なお、育苗期間Ｌｅ１では水を用いることが望ましいが、上記のＥＣ値、ｐＨ値の制御範囲内で栽培すれば第１養液栽培肥料を用いてもよい。
ｐＨ調整剤にはＮａＯＨを用い、空調は照明１６が点灯時に２２℃、相対湿度７５％となるよう制御し、ＣＯ２濃度は１０００ｐｐｍ〜１２００ｐｐｍに調整している。
上述の栽培条件において、以下の手順に沿って野菜１５を栽培している。
育苗期間Ｌｅ１では、レタスの種を発芽させて苗を育成する。具体的には、まず、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を１０倍に希釈した消毒液にレタスの種子を３０分浸した後に洗浄する。このように洗浄した種子を複数個まとめてスポンジ状のロックシートに埋めて、水道水にそのロックシートを浸す。そして、暗黒状態で種子を発芽させる。発芽後、明るい環境に移し、発芽した苗を残りの育苗期間Ｌｅ１中、そのまま水道水で生長させる。
通常栽培期間Ｌｅ２では、育苗期間Ｌｅ１で育った苗の中から生長のよい苗を選択して、それらの苗を、第１養液栽培肥料を含む第１培養液に移植し、栽培する。
第２栽培期間Ｌｍでは、カリウムを含有しない第２養液栽培肥料を含む第２培養液に苗を移植して、栽培する。そして、第２栽培期間Ｌｍが終了する収穫時Ｅで、レタスを収穫する。
図４は、レタスである野菜１５の上面図である。レタスは、最外部に位置する外葉１５Ａと、中心部に位置する内葉１５Ｂと、その中間部の中葉１５Ｃとを有する。またレタスの生長点１５Ｐは、レタスを上面から見た場合にレタスのほぼ中央に位置し、生長点から新しい葉が形成される。
風の条件としては、レタスの生長点１５Ｐである株の中央に向けて、空調制御された空気を野菜１５の葉が揺らぐ程度であることが好ましい。具体的には、野菜１５の葉の表面にて風速が０．３ｍ／ｓｅｃ以上、０．７ｍ／ｓｅｃ以下となるように風量が調節された風を与えることが好ましい。このような風を第２栽培期間Ｌｍ中に野菜１５に与えた場合と、葉の近傍にてほぼ無風の条件の場合の２条件にて野菜１５を栽培した結果を（表２）に示す。この実験では２つの条件でそれぞれ６０株ずつの野菜１５としてレタスを栽培している。また、育苗期間Ｌｅ１を７日、通常栽培期間Ｌｅ２を２１日、第２栽培期間Ｌｍを１４日と設定している。
第２養液栽培肥料は、カリウムを含まない。そのため、作物である野菜には、いわゆる「カリウム欠乏症」が発生しやすい。すなわち、第２栽培期間Ｌｍで古い葉の葉先が黄色く変色する、あるいは、新しい葉が茶褐色に変色し、大きくならない。
しかしながら、（表２）に示すように、生長点１５Ｐに向かって風を与えた場合に、カリウム欠乏症の発生を抑える効果があることがわかる。
このように栽培条件として、培養液中のＥＣ値、ｐＨ値の制御に加えて栽培期間中に温度、湿度、ＣＯ２濃度が調節された風を生長点１５Ｐに向かって、あるいは、生長点１５Ｐの近傍に流すことが重要である。すなわち、第２栽培期間Ｌｍ中に、生長点１５Ｐに対して、風速制御された風を与えることが重要である。その結果、カリウム欠乏症などの生理障害を発生させずに野菜１５を大きく栽培することができる。なお、上述において、風速を例示しているが、概ね、０．０５〜２ｍ／ｓｅｃであれば、後述のように野菜１５の葉の蒸散に影響するため、効果がある。
次に、全栽培期間Ｌの長さに対する第２栽培期間Ｌｍの長さの影響を、上記風の影響と共に検討した結果を説明する。（表３）は、第１栽培期間Ｌｅと第２栽培期間Ｌｍをパラメータとして設定した条件表である。
（表３）に示すように、全栽培期間Ｌは４２日、育苗期間Ｌｅ１は７日で固定条件とし、第１栽培期間Ｌｅ、第２栽培期間Ｌｍの比率を変えた栽培条件を設定している。なお、条件番号（１）は、レタスの一般的な栽培方法である。
（表３）に示す各条件でレタスを４株ずつ栽培し、１株のカリウム含有量を測定している。
収穫したレタスに含まれる各葉のカリウム含有量は、新鮮重量１００ｇあたりのカリウム含有量を、イオン電極法を用いて測定している。具体的には、収穫直後に全体の新鮮重量を測定した後、カリウム欠乏症の有無を目視にて確認する。また、レタス１株をすり潰して水分を抽出し、ＨＯＲＩＢＡ製コンパクトカリウムイオンメーター（製品名）を用いてカリウム含有量を測定している。その結果について（表４）、（表５）を参照しながら説明する。
（表４）は、（表３）の条件番号（１）〜（６）において、空調制御された風をレタスの生長点に給気した場合と、レタスの生長点に給気しなかった場合とで重量割合、重量評価、及び、カリウム（Ｋ）欠乏症の発生有無で評価した結果を示す。
（表４）では、重量割合は、一般的な栽培方法となる条件番号（１）で収穫したレタスの平均重量を１００％とし、条件番号（２）〜（６）で収穫したレタスの平均重量が条件番号（１）で収穫したレタスに対して何％だったかを示している。重量評価では、評価基準として、重量割合の数値が９０％以上を「ＥＸ」、８０％以上、９０％未満となる条件を「ＧＤ」、８０％未満を「ＮＧ」として示している。また、カリウム欠乏症評価では、各条件で４株中１株でもカリウム欠乏症が見られた場合には「ＮＧ」、カリウム欠乏症が見られなかった場合に「ＯＫ」として示している。
（表４）より、空調制御された風をレタスの生長点１５Ｐに給気しない場合、第２栽培期間Ｌｍが長いと、レタスの収穫時の重量が小さくなるとともに、カリウム欠乏症が発生しやすくなることがわかる。しかしながら、空調制御された風をレタスの生長点１５Ｐに給気すると、カリウム欠乏症の発生を抑え、かつ重量を大きくする効果があることがわかる。
（表５）は、（表３）の条件番号（１）〜（６）で栽培したレタスについて空調制御された風をレタスの生長点１５Ｐに給気した場合と、給気しなかった場合の１株あたりのカリウム（Ｋ）含有量を測定した結果と低カリウム（Ｋ）化の評価結果を示している。
（表５）より、空調制御された風をレタスの生長点１５Ｐに給気しない場合は、条件番号（４）〜（６）にかけて１株あたりのカリウム含有量に変化がない。したがって、空調制御された風をレタスの生長点に給気しない場合、第２栽培期間Ｌｍは１４日前後がよいと判断できる。
一方、空調制御された風をレタスの生長点１５Ｐに給気した場合は、条件場号（４）〜（６）にかけてさらにカリウム含有量が低下している。そのため、第２栽培期間Ｌｍを１４日よりも長くするほうがよいと判断できる。
一般的なレタスのカリウム含有量は、日本国文部科学省の食品成分データベースによれば、１００ｇあたり４９０ｍｇである。そこで、低カリウムレタスとしての評価指標を、通常のレタスのカリウム含有量に対して約２５％のカリウム含有量とすることができる。具体的には、（表５）において、レタス１株あたりのカリウム含有量が１００ｇあたり７５ｍｇ未満であれば「ＳＰ（Ｓｐｅｃｉａｌ）」と評価し、７５ｍｇ以上、１００ｍｇ未満であれば「ＥＸ」と評価し、１００ｍｇ以上、１２５ｍｇ未満であれば「ＯＫ」と評価している。また１００ｇあたり１２５ｍｇ以上であれば「ＮＧ」と評価している。なお、条件番号（１）は、野菜の一般的な栽培方法であるため評価対象外としている。
以上の結果から、空調制御された風をレタスの生長点１５Ｐに給気しない場合、条件番号（１）〜（３）ではで栽培したレタスは低カリウムレタスとは言えず、条件番号（４）〜（６）で栽培したレタスは低カリウムレタスと評価できるものの、生育不良が発生するため量産条件としては課題がある。
また、空調制御された風をレタスの生長点１５Ｐに給気した場合、条件番号（１）〜（３）で栽培したレタスは、低カリウムレタスとは言えない。これに対し、条件番号（４）〜（６）で栽培したレタスでは、レタスの生長点に風を給気しない場合よりもよりカリウム含有量が低減されており、かつ育成不良も発生していない。したがってこれらの条件は、従来の栽培方法よりもよりよい栽培方法であることが確認される。以上から、生長点１５Ｐに空調制御された風を給気する条件において、全栽培期間Ｌを１００％とした場合、第２栽培期間Ｌｍを３３％以上、５０％以下の比率とすることが、低カリウムの栽培方法として好ましい。
なお、上記説明では、第２栽培期間Ｌｍ中にのみ野菜１５の生長点に対して、風を与えた場合を例示しているが、第１栽培期間Ｌｅにも野菜１５の生長点に対して、風を与えてもよい。
本発明による低カリウム野菜は、一般レタスと同等の重量で栽培か可能で、これまでの低カリウムレタスの栽培方法と比較して、さらに低カリウム化を実現しており、腎臓病患者が安心して摂食することができる。
Ｌ 全栽培期間
Ｌｅ 第１栽培期間
Ｌｅ１ 育苗期間
Ｌｅ２ 通常栽培期間
Ｌｍ 第２栽培期間
１０ 給気装置
１１ 送風部
１２ ダクト部
１２Ｈ 噴き出し穴
１３ 栽培ベッド
１４ 栽培パネル
１４Ｈ 穴
１５ 野菜
１５Ａ 外葉
１５Ｂ 内葉
１５Ｃ 中葉
１５Ｐ 生長点
１６ 照明
１７ フレーム部
１００ 栽培装置
Ｌｅ 第１栽培期間
Ｌｅ１ 育苗期間
Ｌｅ２ 通常栽培期間
Ｌｍ 第２栽培期間
１０ 給気装置
１１ 送風部
１２ ダクト部
１２Ｈ 噴き出し穴
１３ 栽培ベッド
１４ 栽培パネル
１４Ｈ 穴
１５ 野菜
１５Ａ 外葉
１５Ｂ 内葉
１５Ｃ 中葉
１５Ｐ 生長点
１６ 照明
１７ フレーム部
１００ 栽培装置
Claims (4)
- 野菜の種類に応じて、種まきから収穫までの全栽培期間が、第１栽培期間と、前記第１栽培期間に続く第２栽培期間とを含む養液栽培方法であって、
前記第１栽培期間において、カリウムを含有する第１養液栽培肥料を含む第１培養液で前記野菜を栽培するステップと、
前記第２栽培期間において、実質的にカリウムを含有しない第２養液栽培肥料を含む第２培養液で前記野菜を栽培するステップと、
前記第２栽培期間に、前記野菜に対して、風を与えるステップと、を備えた、
低カリウム野菜の養液栽培方法。 - 前記風の、前記野菜の葉の表面における風速は、０．０５〜２ｍ／ｓｅｃである、
請求項１に記載の低カリウム野菜の養液栽培方法。 - 前記風の、前記野菜の葉の表面における風速は、０．３ｍ／ｓｅｃ以上、０．７ｍ／ｓｅｃ以下である、
請求項１または２に記載の低カリウム野菜の養液栽培方法。 - 前記第２栽培期間は、前記全栽培期間の３３％以上、５０％以下の長さである、
請求項２に記載の低カリウム野菜の養液栽培方法。
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