JP6503865B2

JP6503865B2 - 植物の栽培装置

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Publication number: JP6503865B2
Application number: JP2015093344A
Authority: JP
Inventors: 聡志斉藤; 明惣蔵; 進矢野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2035-04-30
Also published as: JP2016208877A

Description

本発明は、イチゴなどの植物を栽培する植物の栽培装置に関する。

温室などを利用して、イチゴなどの植物を栽培する際、日照条件や温度条件等の栽培条件を適宜調節している。具体的に、特許文献１には、栽培ベッドに定植したイチゴの、クラウン部の生長点の近傍に沿った培地の上に、冷却水の通水管を配管して、この生長点と通水管の上部を遮蔽シートで覆って冷気空間を形成したイチゴ栽培冷却装置が開示されている。特許文献１に開示されたイチゴ栽培冷却装置によれば、極めて簡単で安価な装置により、高温期でも花芽の近傍だけが冷やされるので生長が促進され、収穫時期を早めることができると共に、多くのイチゴを収穫することができるとある。

また、特許文献２には、冷却用チラーユニットにより冷水を循環管路に供給し、イチゴ苗のクラウン部分を冷却して花芽分化を誘導し、他の循環管路を用いて所定の温度の用水を供給することでイチゴ苗の花芽分化促進と栽培を行う方法が開示されている。特許文献２に開示された方法によれば、イチゴ苗の第一次苗の花芽分化促進と、第二次苗の育成とを同一のチラーユニットとこれに連結される循環管路によって合理的に育成できるとある。

さらに、特許文献３には、イチゴ等の植物におけるクラウン部分に所定温度の養液を供給することで、クラウン部を所定の温度に冷却した状態を維持する栽培方法が開示されている。特許文献３に開示された方法によれば、クラウン部の温度を所定の値に安定的に維持できるため花芽分化を確実に促進するとある。

さらにまた、特許文献４には、果実を袋内に封入した状態とし、温風と冷風により所望の温度にした空気を当該袋内に供給することで、果実近傍の温度制御を行う植物栽培装置が開示されている。特許文献４に開示された植物栽培装置によれば、果実などの着色をはじめ、植物の生育を促進し、病害を防ぐことができるとある。

以上のように、従来の栽培装置１００では、図８に示すように、チラーユニット１０１に接続された循環経路１０２に対してクラウン部１０３が接するように植物１０４を定植し、チラーユニット１０１から冷却水が循環経路１０２に供給されることでクラウン部１０３を所望の温度に冷却するものであった。例えば、非特許文献１によれば、図８に示した栽培装置１００を使用することで、イチゴにおけるクラウン部を局所的に温度制御し、連続出蕾と生育促進を図ることができるとある。

特開２００２−２７２２６２号公報特開平０４−１８３３３２号公報特開２０１３−０３４４３８号公報特開２００６−２４６８７９号公報

イチゴのクラウン温度制御実証技術マニュアル、平成２３年３月、栗原地域農業研究・普及協議会

しかしながら、上述した従来の技術では、イチゴ等の収穫物について十分な生産性向上を達成することができないといった問題があった。そこで、本発明は、このような実情に鑑み、従来よりも著しく高い生産性を達成できる植物の栽培装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明者らが鋭意検討した結果、イチゴ等の栽培対象植物におけるクラウン部の温度調節が不十分であることが上記問題の一因であることを突き止め、クラウン部の温度をより精緻に調節することで生産性を向上できることを見いだし、本発明を完成するに至った。

本発明に係る植物の栽培装置は、以下を包含する。
（１）栽培対象植物が植栽される栽培用容器と、
柔軟性を有する袋体であって、上記栽培用容器に植栽された植物におけるクラウン部に面接触してクラウン部の温度を調節する温度制御手段と
を備える植物の栽培装置。
（２）上記栽培用容器内であって上記温度制御手段に接するように配設された管路と、
上記管路に対して所定の温度に制御された温調用媒体を供給する温調用媒体供給装置とを更に備え、
上記温調用媒体供給装置から温調用媒体が上記管路に供給されることで、上記温度制御手段が上記クラウン部を所定の温度に調節することを特徴とする（１）記載の栽培装置。
（３）栽培対象植物のクラウン部の温度を測定する温度センサと、
上記温度センサにて測定したクラウン部の温度情報に基づいて、上記温度制御手段を制御する制御部と
を更に備えることを特徴とする（１）記載の栽培装置。
（４）上記栽培対象植物はイチゴ属植物であることを特徴とする（１）記載の栽培装置。
（５）上記温度制御手段は、上記栽培対象植物のクラウン部を１５〜２０℃に制御することを特徴とする（１）記載の栽培装置。
（６）栽培対象植物におけるクラウン部を、柔軟性を有する袋体を有する温度制御手段と面接触させ、
上記温度制御手段によりクラウン部の温度を調節することを特徴とする植物の栽培方法。
（７）上記栽培用容器内であって上記温度制御手段に接するように配設された管路に、所定の温度に制御された温調用媒体を供給することで、上記温度制御手段が上記クラウン部を所定の温度に調節することを特徴とする（６）記載の栽培方法。
（８）栽培対象植物のクラウン部の温度を測定し、測定したクラウン部の温度情報に基づいて、上記温度制御手段を制御することを特徴とする（６）記載の栽培方法。
（９）上記栽培対象植物はイチゴ属植物であることを特徴とする（６）記載の栽培方法。
（１０）上記温度制御手段は、上記栽培対象植物のクラウン部を１５〜２０℃に制御することを特徴とする（６）記載の栽培方法。

本発明に係る植物の栽培装置によれば、栽培対象植物のクラウン部のほぼ全体を略均一に温度調節することができる。その結果、本発明に係る植物の栽培装置によれば、栽培対象植物の生産性を大幅に向上することができ、例えば、当該植物の果実などの収穫量を向上することができる。

本発明を適用した栽培装置の一例を示す概略斜視図である。本発明を適用した栽培装置の一例を示す要部平面図である。本発明を適用した栽培装置の一例を示す要部断面図である。ＵＣアルビオンを栽培したときの収穫量を比較した結果を示す特性図である。すずあかねを栽培したときの収穫量を比較した結果を示す特性図である。１月におけるクラウン部の温度差を比較した結果を示す特性図である。１０月におけるクラウン部の温度差を比較した結果を示す特性図である。従来の栽培装置を示す概略斜視図である。

以下、本発明に係る植物の栽培装置を図面を参照して詳細に説明する。
本発明を適用した栽培装置１は、図１乃至３に示すように、栽培用容器２と、栽培用容器２内に植栽された植物３のクラウン部４に面接触した袋体５（温度制御手段）と、栽培用容器２内に配設され、袋体５に接するように配設された管路６と、管路６に対して所定の温度に制御された温調用媒体を供給する温調用媒体供給装置７とを備える。栽培装置１は、栽培対象植物としては特に限定されないが、クラウン部４を有する植物、一例としてイチゴを栽培対象にすることができる。ここで、クラウン部４とは、植物における株元部分にある肥大した短縮茎のことを意味する。

栽培装置１において袋体５は、柔軟性を有する材料、例えば、塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン系樹脂等の合成樹脂や合成ゴム等からなり、内部に水や不凍液等の溶液又はカルボキシメチルセルロース・ナトリウム等の半固形物が充填されている。袋体５は、植物３のクラウン部４に押し当てられることで、クラウン部４に対して面接触した状態となる。詳細には図３に示すように、袋体５が植物３のクラウン部４に押し当てられると、クラウン部４の周方向の一部分を袋体５が覆うようになる。

また、図１乃至３に示した栽培装置１において袋体５は、１つのクラウン部４に面接触しているが、このような構成に限定されるものではない。すなわち、１つの袋体５が複数のクラウン部４に対して面接触するように構成しても良い。或いは、１つのクラウン部４に対して複数の袋体５が面接触するように構成しても良い。

栽培装置１において管路６は、特に限定されないが、栽培用容器２における植物３の植栽位置に沿った形状とすることが好ましい。図１乃至３に示した例では、管路６は、栽培用容器２内にU字状に１本配設されているが、管路６の形状及び本数はこれに限定されるものではない。例えば、管路６は、温調用媒体として冷媒が供給される冷媒用管路と、温調用媒体として加温用媒体が供給される加温用管路との２本としても良い。また、管路６の配設位置は、少なくとも袋体５に接触していればよく、栽培用容器２内において厳密に位置決めする必要はない。本発明に係る栽培装置１では管路６がクラウン部４に当接する必要がないからである。

栽培装置１において温調用媒体供給装置７とは、温調用媒体として冷媒を管路６に供給できる冷却装置及び温調用媒体として加温用媒体を管路６に供給できる加温装置のいずれか一方又は両方の意味である。すなわち、栽培装置１は、管路６に接続された冷却装置及び/又は管路６に接続された加温装置を備えている。栽培装置１において温調用媒体供給装置７は、所定温度の温調用媒体（冷媒及び加温用媒体を含む意味）を所定のタイミングで供給できることが好ましい。冷却装置としては、いわゆるチラーユニットを挙げることができる。加温装置としてはいわゆるヒートポンプを挙げることができる。なお、チラーユニットと称する機器は、冷却機能のみならず加温機能を有する場合もあるが、本発明では温調用媒体供給装置７としては、加温機能を有するチラーユニットを含む意味である。

また、栽培装置１は、クラウン部４の温度を測定する温度センサ８と、温度センサ８にて測定したクラウン部４の温度情報が入力されるとともに温調用媒体供給装置７の駆動を制御する制御部９とを備えている。温度センサ８としては、例えば熱電対を使用することができる。制御部９は、温度センサ８にて測定したクラウン部４の温度に基づいて、クラウン部４の温度を予め設定した温度となるように温調用媒体供給装置７の駆動を制御する。具体的に、制御部９は、温調用媒体供給装置７から供給される温調用媒体の温度、温調用媒体の供給タイミング及び供給量を制御することができる。

さらに、栽培装置１は、栽培用容器２内に配設された養液用管路１０と、養液用管路１０に養液を供給する養液供給装置１１とを備えている。なお、図１乃至３に示した栽培装置１において養液用管路１０は、栽培用容器２の略中央部に一本配設する構成としたが、これに限定されるものではなく、複数本の養液用管路１０を配設しても良い。

以上のように構成された栽培装置１によれば、クラウン部４の温度を精緻に制御しながら植物３を栽培することができる。栽培対象の植物３がイチゴである場合、例えば「イチゴのクラウン温度制御実証技術マニュアル、平成２３年３月、栗原地域農業研究・普及協議会」に記載されるように温度制御することが好ましい。

イチゴのクラウン部４には成長点があり、花芽分化や休眠などに関わる重要な生理現象の場となっている。このクラウン部４を温度制御、すなわち、冬期の低温期には加温し、夏期の高温期には冷却することで花芽分化や生育の適温域である20℃前後に制御することで、四季成り性品種においては果実の肥大促進、一季成り性品種では第1次腋花房（2番花）以降の分化制御が可能となる。

本発明に係る栽培装置１を使用したイチゴ栽培の一例として、夏秋どり栽培を挙げることができる。一季成り性品種の夏秋どり栽培とは、一季成り性品種に対して短日処理を行うと夏季においても花芽を分化する性質を利用した栽培である。一般に、夏季のハウス内気温は最高で40℃を超え、夜温においても25℃前後と高く推移する。このような高温度推移の対策として、クラウン部４を適温に制御（冷却）し、花芽分化の安定、生育促進、果実肥大促進を図り、生産の安定化を図ることができる。

また、「HS138」や「ペチカ」、「ペチカサンタ」等の四季成り性品種には、一般的に高温長日の条件によって花芽分化が促進される性質がある。四季成り性品種は、その性質によって夏期においても花芽分化し、夏秋どりが可能となっている。しかし、上述のような夏季ハウス内の高温度推移によれば、小果やくず果の発生が多くなり、品種によっては、花芽分化が抑制されることがある。そこで、その対策として、クラウン部４を適切な温度に温度制御（冷却）することで、花芽分化の安定化と併せて果実の肥大効果を期待できる。

夏秋どり栽培における温度制御は、具体的にクラウン部４の温度を15〜23℃の範囲となるように制御することが好ましい。また、この温度制御は、例えば、最低気温が15℃を超える時期とすることができる。

また、本発明に係る栽培装置１を使用したイチゴ栽培の他の例として、超促成栽培を挙げることができる。イチゴの超促成栽培には、秋の気温の高まりや定植時期の早期化により、第１次腋花房の花芽分化が遅延するといった問題があった。なお、夜冷育苗により頂花房の花芽分化を制御できる一方で、第１次腋花房については定植後の気温推移によっては花芽分化が不安定となり頂花房と第１次腋花房の花房間葉数が多くなり中休みが発生するといった問題があった。そこで、その対策として、クラウン部４を適切な温度に温度制御（冷却）することで、花芽分化を安定させ、中休みの発生を防止し、全体収量を向上させることができる。

超促成栽培における温度制御は、例えば、第1次腋花房の花芽分化促進を目的としたクラウン部４の冷却であれば、8月下旬の定植翌日から冷却を開始することが好ましい。また、温度制御の終了時期は、第1次腋花房の花芽分化後2〜3週間経過した10月中旬頃とすることが好ましい。

さらに、本発明に係る栽培装置１を使用したイチゴ栽培の他の例として促成栽培を挙げることができる。促成栽培は、長期間収穫する栽培方法であるが、冬季の草勢維持することが困難といった問題があった。その対策として、クラウン部４を適切な温度に温度制御（加温）することで、電照時間の短縮化を図ることができる。なお、電照反応は温度依存的な反応であり、温度が高いほど電照による伸長反応が強まるので、クラウン加温により電照時間を短縮することが可能となる。
促成栽培における温度制御は、例えば、外気温が15℃を下回る時期とすることができる。

なお、本発明に係る栽培装置１において栽培対象の植物３はイチゴに限定されるものではなく、他の植物に適用することができる。また、上述した例においてイチゴとは、イチゴ属植物の意味である。イチゴ属植物とは、バラ科イチゴ属(Fragaria L.)に属する植物の全てを含む意味である。すなわち、イチゴ属植物としては、一般的な栽培イチゴであるオランダイチゴ(Fragaria × ananassa)等の交雑種を挙げることができる。また、イチゴ属植物としては、栽培イチゴの祖先種となるF. virginiana並びにF. chiloensis、エゾクサイチゴ（F. vesca）、ノウゴウイチゴ（F. iinumae）、シロバナノヘビイチゴ（F. nipponica）、F. nilgerrensis、F. nubicola、F. bucharica、F. daltoniana、F. orientalis、F. corimbosa、F. moschata及びF. iturupensis等の野生種を挙げることができる。さらに、イチゴ属植物としては、栽培イチゴ（F. × ananassa）における既知の品種・系統も含む意味である。栽培イチゴにおける既知の品種・系統としては、特に限定されず、日本国内にて使用可能なあらゆる品種・系統、日本国外において使用されている品種・系統等を含む意味である。例えば、栽培イチゴの日本国内育成品種としては、特に限定されないが、とよのか、サンチーゴ、純ベリー、女峰、ピーストロ、リンダモール、とちおとめ、アイストロ、栃の峰、章姫、紅ほっぺ、とちひめ、さちのか、けいきわせ、さがほのか、アイベリー、カレンベリー、レッドパール、さつまおとめ、福岡S6（あまおう）、濃姫、ひのみね及び宝交早生等を挙げることができる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〕
本実施例では、栽培対象の植物を四季成り性品種のイチゴ：ＵＣアルビオンとし、培土として「ゆりかごソイル（ＪＡあいち経済連）」を使用し、養液として「大塚処方（OATアグリオ株式会社製）」を使用した。本実施例では、図１乃至３に示した栽培装置１を使用した場合と、図８に示した栽培装置１００を使用した場合とで収穫量を比較した。

結果を図４に示した。なお、図４において、図１乃至３に示した栽培装置１を使用した場合を「ＵＣアルビオン水枕あり」とし、図８に示した栽培装置１００を使用した場合を「ＵＣアルビオン水枕無」と表記した。図４に示すように、図１乃至３に示した栽培装置１を使用した場合には収穫量が有意に向上していた。

〔実施例２〕
本実施例では、ＵＣアルビオンに代えて四季成り性品種のイチゴ：すずあかねを使用した以外は実施例１と同様にしてイチゴを栽培し、収穫量を比較した。結果を図５に示した。なお、図５において、図１乃至３に示した栽培装置１を使用した場合を「すずあかね水枕あり」とし、図８に示した栽培装置１００を使用した場合を「すずあかね水枕無」と表記した。図５に示すように、図１乃至３に示した栽培装置１を使用した場合には収穫量が有意に向上していた。

〔実施例３〕
本実施例では、実施例１及び２で栽培したイチゴについて、１月と１０月において、図１乃至３に示した栽培装置１を使用した場合と、図８に示した栽培装置１００を使用した場合とにおけるクラウン部の温度差を算出するとともに、一株あたりの収穫量を比較した。本実施例では、温調用媒体として２０℃の温水を使用した。

図１乃至３に示した栽培装置１を使用した場合と、図８に示した栽培装置１００を使用した場合とにおける、１月におけるクラウン部の温度差を算出した結果を図６に示し、１０月におけるクラウン部の温度差を算出した結果を図７に示した。また、図１乃至３に示した栽培装置１を使用した場合と、図８に示した栽培装置１００を使用した場合とにおける、１月における収穫量を比較した結果を表１に示し、１０月における収穫量を比較した結果を表２に示した。

図６及び表１に示したように、図１乃至３に示した栽培装置１を使用した場合、１月においてクラウン部の温度は約３℃ほど高い温度で推移しており、収穫量については顕著に向上していることがわかる。これに対して、図７及び表２に示すように、１０月においてはクラウン部の温度は殆ど差が無く、収穫量についてもほぼ同等であることが分かる。このようにクラウン部の温度差によって、収穫量を大幅に向上できることが明らかとなった。

１…栽培装置、２…栽培用容器、３…植物、４…クラウン部、５…袋体、６…管路、７…温調用媒体供給装置、８…温度センサ、９…制御部、１０…養液用管路、１１…養液供給装置

Claims

栽培対象植物が植栽される栽培用容器と、
柔軟性を有する袋体であって、上記栽培用容器に植栽された植物におけるクラウン部に面接触してクラウン部の温度を調節する温度制御手段と、
上記クラウン部の温度を測定する温度センサと、
上記栽培用容器内であって上記温度制御手段に接するように配設された管路と、
上記管路に対して所定の温度に制御された温調用媒体を供給する温調用媒体供給装置と、
上記温度センサにて測定したクラウン部の温度情報が入力され、上記温度センサにて測定したクラウン部の温度に基づいてクラウン部の温度が予め設定した温度となるように上記温調用媒体供給装置の駆動を制御する制御部とを備え、
上記温調用媒体供給装置から温調用媒体が上記管路に供給されることで、上記温度制御手段が上記クラウン部を所定の温度に調節することを特徴とする植物の栽培装置。