JP6657884B2 - 養液栽培用部材および養液栽培方法 - Google Patents

Description

本発明は、植物の養液栽培用部材と、これを用いた植物の養液栽培方法に関し、特に根が密生する植物の栽培においても根への酸素の供給が良好となる養液栽培用部材及び養液栽培方法に関する。

従来の葉菜類や果菜類の栽培は、露地栽培およびハウス栽培が中心である。しかし、これらの栽培方法は、天候不順や連作障害などの原因により安定した野菜生産ができない、気象や農業用水の条件で栽培場所が限定される、肥料の流出により自然環境への負荷があるなどの問題を有している。

そこで、近年、養液などを使用する水耕栽培によって葉菜類や果菜類の栽培を行うことが試みられている。水耕栽培は、天候に左右されない安定した野菜の生産が可能であり、栽培場所が限定されない、肥料の流出が少ない栽培が可能であるなどのメリットを有している。たとえば、特許文献１（特開２００６−１３６３１１号公報）には、養液による水耕栽培の技術が開示され、栽培ベッドの底面に敷設した保水シートを濡らす程度の養液を供給して栽培を行うことにより、安定した作物の生育が可能な栽培方法が開示されている。

養液栽培方法においては、根への養液の供給と酸素の供給を適切に行うことが重要であるが、植物の根の成長によって根の育成スペースが密生状態となり、酸素が十分に供給されなくなる場合がある。これらを改善する方法として、たとえば特許文献２（特開２０００−５０７５４号公報）には、根の成長に合わせて水耕栽培用ベッド本体と蓋との間を調整可能とする方法が開示されている。

しかしながら、この特許文献２の方法では、根の成長に合わせて蓋の高さを度々調整する必要があり、栽培する植物の根の成長に関する専門的な知見が必要であるばかりか、高さ調整作業の手間がかかるという問題がある。また、キュウリなどのように根が伸びて密集することによりマット状になってしまう植物の場合、植物の生育が緩慢になるという問題がある。これは、根の成長が活発である場所（以降「根群発達層」ともいう。）は、養液が供給されている場所、つまりマット状になった根の下部領域が主となっているため、特許文献２の方法では、このマット状の下部領域（根群発達層）への酸素が十分に供給されないためであると推察される。

特開２００６−１３６３１１号公報 特開２０００−５０７５４号公報

上記の通り、養液を使用する水耕栽培においては、根群発達層に酸素を適切に供給することが重要であるが、キュウリなどのように根の成長が活発であり、根が栽培ベット槽内で密集してマット状となってしまう植物を栽培する場合には、根群発達層領域に、適切な量の酸素を供給することは難しい。また、特に果菜類等の栽培は、栽培期間が長く、根が著しく密生する状態となるため、適切な量の酸素を供給することは難しい。

本発明は、安定した品質の葉菜類や果菜類等を栽培することが可能であり、また収穫量を増やすことが可能である養液栽培用部材および養液栽培方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、成長して密集してマット状となった根（以降「根群」ともいう。）は、根群のうち養液に接している下層部（根群発達層）において成長が著しく、根群全体を押し上げるようにして根が発達していくこと、そして、この根の成長が著しい根群発達層に効果的に酸素が供給されることで、上記課題を解決できることを見いだし、本発明を完成させるに至った。

本発明の養液栽培用部材は、底面に勾配をもたせた栽培ベット槽と、該栽培ベット槽の上に配置された、複数の植え穴が穿設された定植パネル板とを有し、前記栽培ベット槽の底面に排水溝が設けられている養液栽培用部材において、該排水溝に被さるように親水性シートが配置され、該親水性シートと該排水溝の底面との間に通気スペースが形成されていることを特徴とするものである。

本発明の養液栽培方法は、本発明の養液栽培用部材の前記植え穴を通して苗根鉢を配置し、前記栽培ベット槽の底面に培養液を流して植物を生育させることを特徴とするものである。

本発明の一態様では、前記植え穴の下方の前記栽培ベット槽の底面上に、苗根鉢載置用の凸状部材が配置され、前記親水性シートは、該凸状部材の上面に重なっている。この凸状部材は、栽培ベット槽と一体であってもよく、別体であってもよい。

本発明の一態様では、前記凸状部材は、前記排水溝を跨いで配置されており、該凸状部材の下側が前記通気スペースとなっている。

本発明の一態様では、前記栽培ベッド槽の底面と前記凸状部材との当接部に、水及び気体の通過が可能な連通部が存在する。

本発明の一態様では、前記凸状部材に開口が設けられている。

本発明の一態様では、前記栽培ベット槽の底面に防水性シートが設けられ、前記親水性シートは防水性シートの上側に配置されている。

本発明の養液栽培用部材は、底面に勾配をもたせた栽培ベット槽の上に、多数の植え穴を穿設した定植パネル板を配置し、前記栽培ベット槽の底面に排水溝を有し、かつ、前記排水溝の上面に親水性シートを配置し、親水性シートと排水溝底面との間を通気スペースとしたものであり、この通気スペースを介して、密集した根群発達層に対しても効率よく、養液と酸素を供給することができる。そのため、本発明の養液栽培用部材を用いることにより、根の成長が早く、根群となり易い植物であっても十分に栽培することが可能となる。

従って、本発明によれば、安定した品質の葉菜類や果菜類等を栽培することが可能であり、また収穫量を増やすことが可能である養液栽培用部材および養液栽培方法が提供される。

なお、本発明の養液栽培用部材は、栽培ベット槽の底面に防水性シートを備えることが好ましい。栽培ベット槽の底面に防水性シートを備えることで、栽培ベット槽からの養液漏れを防止することができる。また、栽培ベット槽を複数接続して栽培する場合においても、該接続部から養液が漏れることを防止することができる。

実施の形態に係る養液栽培用部材の断面斜視図である。 実施の形態に係る養液栽培用部材の断面図である。 栽培ベットの斜視図である。 凸状部材の斜視図である。 実施の形態に係る栽培システムの平面図である。

以下、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は、下記実施形態に制限されるものではない。

図１は実施の形態に係る養液栽培用部材を示す断面斜視図、図２はその一部の拡大断面図である。図２では、苗根鉢から伸びて密集状となっている根も示されている。図３，４は、栽培ベット及び凸状部材の斜視図である。

この養液栽培用部材１は、それぞれ発泡スチロール等の発泡プラスチック製の栽培ベット槽２及び定植パネル板３と、凸状部材４と、防水性シート５と、親水性シート６とを有する。

図３に明示の通り、栽培ベット槽２は、上面が開放した一方向に延在する長函状であり、１対の長側壁２ａ，２ａと底版部２ｂとを有した上向きコ字形断面形状を有している。

長側壁２ａ，２ａの上端面と内側面との交差角縁部は切欠状の段部２ｄとなっており、この段部２ｄに定植パネル板３の側縁が係合する。

底版部２ｂの上面（栽培ベット槽２の底面）に排水溝２ｅが栽培ベット槽２の長手方向に延設されている。

なお、本実施形態の栽培ベット槽２は、底板部２ｂの上面（栽培ベット槽２の底面）には、勾配を設けておらず、栽培ベット槽２本体を勾配をもたせて設置する形態としているが、底板部２ｂの上面（栽培ベット槽２の底面）に勾配をもたせ、栽培ベット槽２を水平に設置する形態としてもよい。

この実施の形態では、排水溝２ｅは底版部２ｂの幅方向中央に１条のみ設けられているが、排水溝２ｅの本数は、２以上でもよく、養液及び酸素の必要供給量によって、適宜設定することができる。好ましくは栽培ベット槽２の幅Ｗ_２方向において１００〜７００ｍｍに1本であり、より好ましくは２００〜６００ｍｍに1本であり、更に好ましくは３００〜５００ｍｍに1本である。

また、排水溝２ｅの深さＨ_３は、供給する養液の量や栽培ベッド槽の勾配によって適宜設定することができるが、養液Ｌが流れる深さと湿気中の酸素を供給するための十分な空間が確保されていればよい。生産性や部材のコストを考慮すると、排水溝２ｅの深さＨ_３は１０〜５０ｍｍが好ましく、１５〜４０ｍｍがより好ましく、１５〜３５ｍｍが更に好ましい。

また、排水溝２ｅの幅Ｗ_１は、供給する養液の量や栽培ベッド槽の勾配によって適宜設定することができるが、養液Ｌが流れる深さと湿気中の酸素を供給するための十分な空間が確保される幅とすればよい。生産性や部材のコストを考慮すると、排水溝２ｅの幅Ｗ_１は３０〜２００ｍｍが好ましく、４０〜１８０ｍｍがより好ましく、５０〜１５０ｍｍが更に好ましい。

栽培ベット槽２及び定植パネル板３の長さは、例えば１０００〜３０００ｍｍ程度とされるが、これに限定されない。

定植パネル板３には、長手方向に間隔をおいて複数の植え穴３ａが設けられている。植え穴３ａは凸状部材４の上方に位置している。図示の実施の形態では、排水溝２ｅが１本だけ設けられ、植え穴３ａの列も１列となっているが、排水溝２ｅが複数本設け、また植え穴３ａも複数列設けてもよく、更に、前記排水溝２ｅと植え穴３ａの位置は、必ずしも同一線上でなくても良い。

防水性シート５は、栽培ベット２の長側壁２ａ，２ａの上端面及び内側面、底版部２ｂ上面、排水溝２ｅの底面及び両側面を覆うように設けられている。

排水溝２ｅを跨ぐように凸状部材４が設けられている。この実施の形態では、凸状部材４は略半円筒形の本体部４ｃを有し、該本体部４ｃの長手方向の両側辺から外方に向ってフランジ部４ａが突設されている。本体部４ｃには、このフランジ部４ａの近傍に開口４ｂが長手方向に間隔をあけて複数個設けられている。

なお、本体部４ｃは半円筒形に限らず、半楕円形、下向きコ字形などの断面形状のものであってもよい。開口４ｂの形状は、養液と空気を通過させることができる形状であれば特に限定することは無く、たとえば、円形状、楕円形状またはスリット形状であっても良い。

また、開口４ｂの位置は、特に限定されないが、フランジ部４ａから高さ５〜５０ｍｍ、特に５〜４０ｍｍ、とりわけ５〜３０ｍｍの間に設置することが好ましい。

凸状部材４は、防水性シート５を敷設した後、本体部４ｃが排水溝２ｅを跨ぎフランジ部４ａ，４ａが排水溝２ｅの縁部に沿って延在するように配置される。フランジ部４ａと、その下側の防水性シート５との間には、凸状部材４の撓みや防水性シート５の皺などにより、液及び空気が通過する連通部４ｄが形成される。なお、連通部４ｄの高さを大きくするために、スペーサを配置したり、フランジ部４ａの下面に突起を設けたりしてもよい。この凸状部材４と排水溝２ｅとで囲まれるスペースが通気スペース８となっている。

凸状部材４の高さは、特に限定されることはなく、栽培ベット槽２と定植パネル板３との間の空間Ｓの高さと、栽培する植物によって適宜設定することができるが、凸状部材４の頂部から定植パネル板３の下面までの高さＨ_１は２０〜１００ｍｍ、特に２０〜８０ｍｍが好ましい。

また、栽培ベット槽２の底版部２ｂと定植パネル板３との間の高さＨ_２は、栽培する植物の種類や、栽培する期間によって適宜設定することができるが、生産性や材料のコストを考慮すると、５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度とすることが好ましい。

この栽培ベット２の長側壁２ａの上端面及び内側面、排水溝２ｅ以外の底版部２ｂ上面、並びに凸状部材４の上面を覆うように親水性シート６が設けられる。親水性シート６は、空気を透過させると共に毛管作用によって液を汲み上げることができ、更に根を通過させない素材であれば、特に限定することはない。例えば、不織布、紙、布などが挙げられる。この親水性シートとしては、「根切りシート」として市販されているものなどを用いることができる。

このように構成された養液栽培用部材１は、複数個突き合わされ、長さ１０〜１００ｍの栽培ベット槽列１０（図５）とされる。防水性シート５は各栽培ベット槽２に跨って連続して敷設される。これにより、栽培ベット槽２同士の突き合わせ面からの漏水が防止される。

各栽培ベット槽２に被せられた定植パネル板３の植え穴３ａを通して苗根鉢７を凸状部材４の上に載せ、栽培ベット槽２の底面２ｂに培養液を流すことにより植物を生育させる。これにより、長側辺２ａ，２ａ、底版部２ｂ及び定植パネル板３で囲まれる生育スペースＳに苗根鉢７から根７ｒ（図２）が伸びる。

凸状部材４を使用することで、栽培ベット槽２と定植パネル板３との間の生育スペースＳを適度なものとすることができ、また苗根鉢７が養液の流れに洗われないので、苗根鉢７の培地が崩れたり、培地が流出することが抑制される。

凸状部材４、排水溝２ｅ及び親水性シート６を配置することで、栽培ベット槽２の底面を流れる養液の流れが、栽培する植物の根の成長によって阻害されたり、養液が滞留したりすることを抑制することができる。つまり、滞留した養液を該排水溝２ｅに流入させることで養液の滞留を抑制することができ、栽培する植物の根が養液に水没して酸素不足になることを抑制し、かつ、植物の根に適度な量の養液を供給することが可能となる。

また、通気スペース８から連通部４ｄ及び開口４ｂ並びに親水性シート６を通して、排水溝２ｅ内と通気スペース８内の酸素（空気）を、根生育スペースＳで生長して密集した根の根群発達層に、効率よく供給することが可能となる。

本発明の養液栽培方法によると、水中で生育させる水中根と、湿気中に維持し多数の根毛を有する湿気中根の２つの異なった形態・機能を持った根を発生させることができる。水中根は主に養液中の肥料と水を吸収し、湿気中根は主に湿気中から直接酸素を吸収する。

本発明の養液栽培方法で生育させた植物の根群は、水中根が多く占める領域と、湿気中根が多く占める領域と、水中根と湿気中根が混在する領域の３つの領域を有する根群とすることができる。更に、水中根と湿気中根が混在する領域と、水中根が多く占める領域に効率よく酸素を供給することで、根が密生した状態においても溶存酸素が不足することを抑制することができ、収穫量を増加さることが可能となる。

本発明の養液栽培用部材は、水深が浅く、根への酸素供給が容易である薄膜水耕栽培（以後「ＮＦＴ」ともいう。）に特に適している。

また、本発明は、根が多く成長する果菜類の栽培に好ましく、より好ましくはウリ科の植物の栽培に使用することができ、更に好ましくはキュウリの栽培に好適に使用することができる。

図５は、本発明の実施の形態に係る養液栽培システムを示す平面図である。

図５では、ハウス内に複数の栽培ベット槽１を複数個直列に接続して栽培ベット槽列１０とし、この栽培ベット槽列１０を複数列（図示では４列）配列して栽培ベット槽群２０とし、栽培ベット槽群２０を複数並列して設置している。なお、１つの栽培ベット槽列１０にあっては、複数個の栽培ベット槽１を直列に配列し、各栽培ベット槽１に跨って防水性シート５を敷いている。これにより、栽培ベット槽１同士の突き合わせ面からの漏水を防止している。１つの栽培ベット槽列１０を構成する栽培ベット槽１の数は５〜１００個程度であるが、これに限定されない。

各々の栽培ベット槽列１０は、長手方向の一端部から他端部に向けて流水勾配を有するように約１／８０〜１／２００程度の勾配で設置されている。１つの栽培ベット槽群２０に１個の子タンク３３が付随して設置されている。

この養液栽培システムは、養液を貯める親タンク２６を有する。この親タンク２６に液肥と水が供給制御弁２４ａ，２５ａ付き配管２４，２５から供給され、所定濃度の養液が調製される。親タンク２６で調製された所定濃度の養液がポンプ２７、配管２８、三方弁２９、流量計３０及びボールタップ３１を介して各子タンク３３に分配供給される。三方弁２９には、給水用配管３２が接続されており、該三方弁２９を切り替え操作することにより子タンク３３に配管３２からの水を供給できるよう構成されている。

子タンク３３内の液は、ポンプ３４、配管３５及び弁３６を介して各栽培ベット槽列１０に供給される。

子タンク３３に親タンク２６で調製された養液を供給して貯めておくことにより、各栽培ベット槽列１０に、親タンク２６で調製された均一の濃度の養液を常に供給することができる。

図５では、１つの栽培ベット槽群２０で使用した養液を、配管３７を介して当該栽培ベット槽群２０の子タンク３３に戻して、養液を循環させる。子タンク３３内には、ボールタップ３１によって親タンク２６から養液又は配管３２からの水が追加供給され、子タンク３３内の養液の液面レベルが一定に維持される。

図５のように、栽培ベット槽群２０毎に子タンク３３を設けることで、子タンク３３で栽培する養液を比較的に少量で管理することができる。収穫が終了すると、１つの栽培ベット槽群２０に使用していた養液は廃棄され、新しい養液で栽培を開始することが好ましい。

これにより、前期作の栽培によって養液内に流出した、根からの分泌物（有機酸など）や、根の表皮細胞の脱落などの影響を受けることがなく、次期で栽培される野菜も、安定して栽培が可能となる。

図５では、一部の栽培ベット槽群２０では栽培を続行している間に、他の栽培ベット槽群２０では清掃（収穫が終了した後の清掃）を行うなど、各栽培ベット槽群２０ごとに、別々に工程を進めることができる。

また、１つの栽培ベット槽群２０で病原菌が発生した場合にも、他の栽培ベット槽群２０への病原菌の感染を抑制することができる。即ち、親タンク２６まで養液を戻さないので、養液を循環させる閉鎖回路（栽培ベット槽群２０）内だけで汚染が止まる。

各栽培ベット槽群２０で栽培している葉菜類や果菜類の栽培後期において、養液の供給から水の供給へ切り替えることにより、子タンク３３と栽培ベット槽列１０を循環する養液の肥料濃度を低下させることができる。その結果、栽培後期において、植物体内の硝酸量を、徐々に削減させることが可能となり、硝酸量を減少させた状態で葉菜類や果菜類の収穫を行うことができる。

植物体内の硝酸は、人体に取り込まれるとアミド態の窒素と結合して、ニトロソアミンを生成する。栽培後期に養液の肥料濃度を低くすることにより、植物体内の硝酸濃度を低減することができる。また、使用していた養液中の窒素、リン酸、カリも栽培後期において低濃度とすることにより、収穫が終了した後、養液の廃棄においても、環境への負荷を大幅に軽減することができる。

［実施例１］
図１〜４に示す栽培ベット槽１を５個直列に配列して長さ１０ｍの栽培ベット槽列１０を構成し、これを４列並設して栽培ベット槽群２０を構成した。この栽培ベット槽群２０を１群設置し、図５に示す栽培システムを構成した。このシステムを用い、下記条件にてキュウリを栽培した。養液としては、養液濃度をＥＣ２．０ｄＳ／ｍ、養液温度を２０℃に設定したものを用いた。収穫の結果を表１に示す。

・栽培面積：６０ｍ^２
・株数：８０株（０．７５ｍ^２／株）
・栽培ベット槽の大きさ
Ｈ_１：５０ｍｍ
Ｈ_２：１００ｍｍ
Ｈ_３：２０ｍｍ
Ｗ_１：１００ｍｍ
Ｗ_２：４００ｍｍ
・栽培ベット槽の勾配：１／１００
・養液の供給量：１０リットル／ｍｉｎ

表１の結果より、本発明の養液栽培部材を用いてキュウリを栽培することにより、１年間の１０ａ当たりの換算収穫量として約４５ｔ収穫することができた。キュウリの土耕栽培による平均収穫量２０〜２５ｔ／１０ａと比較し、本発明の養液栽培用部材を用いた栽培は、多くの収穫量を得ることができた。

１ 養液栽培用部材
２ 栽培ベット
２ｂ 底面
２ｅ 排水溝
３ 定植パネル板
３ａ 植え穴
４ 凸状部材
４ｂ 開口
４ｄ 連通部
５ 防水性シート
６ 親水性シート
７ 苗根鉢
８ 通気スペース
１０ 栽培ベット槽列
２０ 栽培ベット槽群
２６ 親タンク
２９ 三方弁
３０ 流量計
３１ ボールタップ

Claims (6)

1. 底面に勾配をもたせた栽培ベット槽と、
   該栽培ベット槽の上に配置された、複数の植え穴が穿設された定植パネル板とを有し、
   前記栽培ベット槽の底面に排水溝が設けられている養液栽培用部材において、
   該排水溝に被さるように親水性シートが配置され、
   該親水性シートと該排水溝の底面との間に通気スペースが形成されていること、
   前記植え穴の下方の前記栽培ベット槽の底面上に、苗根鉢載置用の凸状部材が配置され、前記親水性シートは、該凸状部材の上面に重なっていること、及び、
   前記凸状部材は、前記排水溝を跨いで配置されており、
   該凸状部材の下側が前記通気スペースとなっていることを特徴とする養液栽培用部材。
2. 前記栽培ベッド槽の底面と前記凸状部材との当接部に、水及び気体の通過が可能な連通部が存在することを特徴とする請求項１に記載の養液栽培用部材。
3. 前記凸状部材に開口が設けられていることを特徴とする請求項1又は２に記載の養液栽培用部材。
4. 前記栽培ベット槽の底面に防水性シートが設けられ、前記親水性シートは防水性シートの上側に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の養液栽培用部材。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の養液栽培用部材の前記植え穴を通して苗根鉢を配置し、前記栽培ベット槽の底面に培養液を流して植物を生育させることを特徴とする養液栽培方法。
6. 前記植物はウリ科の植物であることを特徴とする請求項５に記載の養液栽培方法。

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