JP7000552B2

JP7000552B2 - 栽培システム及び栽培方法

Info

Publication number: JP7000552B2
Application number: JP2020501926A
Authority: JP
Inventors: 進一金澤; 将人馬場; 圭一郎松尾; 英幸三須
Original assignee: Yanmar Green System Co Ltd
Current assignee: Yanmar Green System Co Ltd
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2022-01-19
Anticipated expiration: 2038-02-22
Also published as: JPWO2019163057A1; WO2019163057A1

Description

本発明は、栽培システム及び栽培方法に関する。

作物を栽培する場合、作業者は通常作物の生育具合を定期的に観察し、葉の大きさ等の樹姿を基に給水量や施肥量等を調整する。この従来の栽培方法では、作業者が自身の限られた経験や知識に基づいて給水量、施肥量等を判断している。しかしながら、この栽培方法によると、作業者が自身の経験又は知識に基づいて判断できないような場合や、作業者の熟練度が不十分な場合等には適切に対処できない場合がある。従って、この栽培方法によると、安定した収量を得られない場合がある。

そのため、今日では作業者個人の経験や知識に基づかないで作物を栽培することが可能な栽培方法が発案されている（特開２００３－７９２１５号公報参照）。

特開２００３－７９２１５号公報

本発明の一態様に係る栽培システムは、作物を活着させる培地部と、栽培液を貯留する貯留槽と、上記貯留槽から上記培地部に毛管現象により栽培液を流通する送液部と、上記貯留槽内の栽培液の水位が一定に保たれるよう上記貯留槽内の栽培液の減少量に応じて上記貯留槽に栽培液を供給する供給機構と、上記貯留槽内の栽培液の減少量又は上記供給機構から上記貯留槽への栽培液の供給量に基づいて上記作物の吸液量を経時的に算出する演算部と、少なくとも上記演算部で算出される吸液量を含む生育情報に基づいて上記作物の生育環境を制御する制御部とを備える。

本発明の他の一態様に係る栽培方法は、作物を活着させる培地部と、栽培液を貯留する貯留槽と、上記貯留槽から上記培地部に毛管現象により栽培液を流通する送液部とを備える栽培装置を用いた作物の栽培方法であって、上記貯留槽内の栽培液の水位が一定に保たれるよう上記貯留槽内の栽培液の減少量に応じて上記貯留槽に栽培液を供給する栽培液供給工程と、上記貯留槽内の栽培液の減少量又は上記栽培液供給工程で上記貯留槽へ供給される栽培液の供給量に基づいて上記作物の吸液量を経時的に算出する算出工程と、少なくとも上記算出工程で算出される吸液量を含む生育情報に基づいて上記作物の生育環境を制御する制御工程とを備える。

本発明の一実施形態に係る栽培システムを示す模式図である。本発明の一実施形態に係る栽培方法を示すフロー図である。

［本発明が解決しようとする課題］
上記公報に記載の作物の栽培方法は、塩素イオン及び硫酸イオンの寄与率を加味した土壌溶液の電気伝導度の管理目標を算出し、土壌溶液中の電気伝導度がこの管理目標の範囲内に含まれるように肥料溶液の濃度及び液量を調節する。

上記公報に記載の作物の栽培方法によると、土壌溶液中の電気伝導度を一定範囲内に調節することで土壌溶液中の栄養状態を一定に保つことができる。しかしながら、この栽培方法によると、作物のストレスを緩和することはできるものの、作物の実際の生育状況に合わせて作物の吸水量や吸肥量（肥料の吸収量）を制御することは困難である。また、この栽培方法では、土壌溶液中の電気伝導度が管理目標に合致しているかどうかを毎日測定する必要があり作業者の負担が大きい。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、作物を容易かつ適切に生長させることができる栽培システム及び栽培方法を提供することを課題とする。

［本発明の効果］
本発明に係る栽培システム及び栽培方法は、作物を容易かつ適切に生長させることができる。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

当該栽培システムは、送液部が毛管現象によって栽培液を培地部に流通するので、作物の吸液量を培地部への供給量と略一致させることができる。そのため、当該栽培システムは、上記演算部が上記貯留槽内の栽培液の減少量又は上記貯留槽への栽培液の供給量に基づいて上記作物の吸液量を算出することができる。当該栽培システムは、予め定めた特定の生育環境を保つことを主眼とする従来のシステムとは異なり、上記制御部が上記演算部で算出された吸液量を含む作物の実際の生育情報に基づいてこの作物の生育環境を制御するので作物を容易かつ適切に生長させることができる。

当該栽培システムは、上記作物を生育するのに適した上記生育情報に対応する最適生育情報を格納するデータベースをさらに備え、上記制御部が、上記最適生育情報に近づくように上記生育環境を制御するとよい。このように、上記作物を生育するのに適した上記生育情報に対応する最適生育情報を格納するデータベースをさらに備え、上記制御部が、上記最適生育情報に近づくように上記生育環境を制御することで、上記作物をより容易かつ適切に生長させることができる。

上記生育環境が、光強度、上記栽培液の肥料濃度、風速、温度及び湿度の少なくともいずれか１つであるとよい。上記制御部によって光強度、上記栽培液の肥料濃度、風速、温度及び湿度の少なくともいずれか１つを制御することで、上記作物をより容易かつ適切に生長させることができる。

上記生育情報が、さらに積算日射量、平均風速及び平均飽差の少なくともいずれか１つを含むとよい。このように、上記生育情報が、上記吸液量に加え、積算日射量、平均風速及び平均飽差の少なくともいずれか１つを含むことによって、上記作物を生長させるうえでより適切な生育情報を得ることができる。

また、本発明の他の一態様に係る栽培方法は、作物を活着させる培地部と、栽培液を貯留する貯留槽と、上記貯留槽から上記培地部に毛管現象により栽培液を流通する送液部とを備える栽培装置を用いた作物の栽培方法であって、上記貯留槽内の栽培液の水位が一定に保たれるよう上記貯留槽内の栽培液の減少量に応じて上記貯留槽に栽培液を供給する栽培液供給工程と、上記貯留槽内の栽培液の減少量又は上記栽培液供給工程で上記貯留槽へ供給される栽培液の供給量に基づいて上記作物の吸液量を経時的に算出する算出工程と、少なくとも上記算出工程で算出される吸液量を含む生育情報に基づいて上記作物の生育環境を制御する制御工程とを備える。

当該栽培方法は、送液部が毛管現象によって栽培液を培地部に流通するので、作物の吸液量を培地部への供給量と略一致させることができる。そのため、当該栽培方法は、上記算出工程で上記貯留槽内の栽培液の減少量又は上記貯留槽への栽培液の供給量に基づいて上記作物の吸液量を算出することができる。当該栽培方法は、上記制御工程で、上記算出工程で算出された吸液量を含む作物の実際の生育情報に基づいてこの作物の生育環境を制御するので作物を容易かつ適切に生長させることができる。

当該栽培方法は、上記作物が果菜類であり、上記栽培液供給工程、算出工程及び制御工程を上記果菜類の活着時から果実肥大初期までの間通して行うとよい。このように、上記作物が果菜類であり、上記栽培液供給工程、算出工程及び制御工程を上記果菜類の活着時から果実肥大初期までの間通して行うことによって、上記作物を適切に生長させ、容易かつ確実に所望の収量を得ることができる。

なお、本発明において、「活着」とは、苗が根付いて生長し始めることをいい、「活着時」とは、苗が根付いて生長し始める時期をいう。この「活着時」とは、例えば根からの吸液が活発になることで生長点付近の伸長や本葉の展開が目視できる頃をいい、トマトについては育苗終了後５日目から１４日目程度を意味する。「果実肥大初期」とは、第１花房に着果した果実の肥大初期をいう。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の好適な実施形態について、以下に図面を参照しつつ説明する。

［第一実施形態］
＜栽培システム＞
図１の栽培システムは、作物Ｐを活着させる培地部１と、栽培液Ｑを貯留する貯留槽２と、貯留槽２から培地部１に毛管現象により栽培液Ｑを流通する送液部３と、貯留槽２内の栽培液Ｑの水位が一定に保たれるよう貯留槽２内の栽培液Ｑの減少量に応じて貯留槽２に栽培液Ｑを供給する供給機構４と、貯留槽２内の栽培液Ｑの減少量又は供給機構４から貯留槽２への栽培液Ｑの供給量に基づいて作物Ｐの吸液量を経時的に算出する演算部５と、少なくとも演算部５で算出される吸液量を含む生育情報に基づいて作物Ｐの生育環境を制御する制御部６と、培地部１、貯留槽２及び送液部３を支持する架台７とを備える。なお、「吸液量を含む生育情報」とは、栽培液の吸液量を生育情報としてそのまま含む場合の他、栽培液の吸液量に基づいて算出される情報（例えば積算吸液量）を生育情報として含む場合も包含する概念である。

また、当該栽培システムは、上記生育情報に対応する作物Ｐを生育するのに適した最適生育情報を格納するデータベース８と、作物Ｐへの日射量を取得する日射量取得機構９と、作物Ｐの栽培空間の風速を取得する風速取得機構１０と、作物Ｐの栽培空間の飽差を取得する飽差取得機構１１と、作物Ｐへ照射される光強度を調節する光強度調節機構１２と、作物Ｐに供給する栽培液Ｑの肥料濃度を調節する肥料濃度調節機構１３と、作物Ｐの栽培空間の風速を調節する風速調節機構１４と、作物Ｐの栽培空間の温度を調節する温度調節機構１５と、作物Ｐの栽培空間の湿度を調節する湿度調節機構１６とを備える。

当該栽培システムは、室内空間を用いて作物Ｐを栽培するよう構成されていてもよく、屋外空間を用いて作物Ｐを栽培するよう構成されていてもよい。当該栽培システムが室内空間を用いたものである場合、「栽培空間」とは、この作物Ｐを栽培するために区画された室内空間をいう。また、当該栽培システムが屋外空間を用いたものである場合、「栽培空間」とは、圃場等によって画定される作物Ｐを栽培するために区画された空間をいう。

当該栽培システムは、送液部３が毛管現象によって栽培液Ｑを培地部１に流通するので、作物Ｐの吸液量を培地部１への供給量と略一致させることができる。そのため、当該栽培システムは、演算部５が貯留槽２内の栽培液Ｑの減少量又は貯留槽２への栽培液Ｑの供給量に基づいて作物Ｐの吸液量を算出することができる。当該栽培システムは、予め定めた特定の生育環境を保つことを主眼とする従来のシステムとは異なり、制御部６が演算部５で算出された吸液量を含む作物Ｐの実際の生育情報に基づいてこの作物Ｐの生育環境を制御するので、作物Ｐを容易かつ適切に生長させることができる。より詳しくは、当該栽培システムは、日々変化し得る作物Ｐの生育情報に応じて作物Ｐの生育環境を随時修正しつつこの作物Ｐを適切に生長させることができる。また、当該栽培システムは、演算部５で経時的に算出される吸液量に基づいて制御部６が作物Ｐの生育環境を制御するので、作物Ｐの生育状況を目視にて確認しなくてもこの作物Ｐを適切に生長させることができる。

〈作物〉
作物Ｐとしては、特に限定されるものではなく、例えば果菜類、根菜類、葉菜類、イネ科植物、花菜類等が挙げられるが、吸液量に基づいて適切に生長させやすい果菜類が好ましく、中でもトマトが特に好ましい。

〈栽培液〉
栽培液Ｑは、水に肥料を配合したものである。この肥料は、雑菌が繁殖することを抑制する観点から、化学肥料を含むことが好ましい。

（培地部）
培地部１は、樋状の枠体１ａ内に複数の粒子１ｂが充填された構成を有する。培地部１は、枠体１ａの長手方向に複数の作物Ｐを活着可能に構成されてもよく、１つの作物Ｐのみを活着可能に構成されてもよい。枠体１ａは、長手方向と垂直方向の断面がＵ字状である。枠体１ａは、透水性及び防根性を有する帯状の透水シートによって構成されている。上記透水シートは、幅方向（長手方向と垂直な水平方向）の中心部を下方に弛ませた状態で幅方向の両端部が後述する一対の上側桁材７ｄに固定されている。なお、枠体１ａは、必ずしも１枚の透水シートから構成される必要はなく、複数枚の透水シートが連続的又は断続的に配設されて構成されてもよい。

枠体１ａの素材としては、特に限定されるものではなく、例えば紙、織布、不織布等が挙げられる。

枠体１ａの平均厚さの下限としては、０．１ｍｍが好ましく、０．２ｍｍがより好ましい。一方、枠体１ａの平均厚さの上限としては、５．０ｍｍが好ましく、３．０ｍｍがより好ましい。枠体１ａの平均厚さが上記下限より小さいと、防根性が不十分となるおそれがある。逆に、枠体１ａの平均厚さが上記上限を超えると、上記透水シートのコストが高くなり過ぎるおそれがある。なお、「平均厚さ」とは、任意の１０点の厚さの平均値をいう。

複数の粒子１ｂは、枠体１ａ内に充填されて粒子層を構成する。粒子１ｂとしては、枠体１ａ内に充填されて毛管現象を発現するものであれば特に限定されないが、例えば土壌、パミスサンド等の微粒軽石、多孔性の火山岩の粉砕粒、粒状のロックウール、コーラルサンド、サンゴ、木炭等が挙げられる。これらは２種以上を混合して用いてもよい。中でも、良好な毛管現象が確保され、また不要になった場合に自然土に返せる観点から、土壌が好ましい。

上記土壌としては、例えば市販の園芸用の培土、バーミキュライト、ベントナイト、ゼオライト、砂、鹿沼土、赤玉土、真砂土等が挙げられる。これらの中でも、作物Ｐの根病を発生し難い点から、一般的な培土に比べて有機物含量が低く微生物生息数も少ない砂が好ましい。

粒子１ｂの粒子径の下限としては、０．１０ｍｍが好ましく、０．１５ｍｍがより好ましい。一方、粒子１ｂの粒子径の上限としては、１．０ｍｍが好ましく、０．６ｍｍがより好ましい。粒子１ｂの粒子径が上記下限に満たないと、栽培液Ｑを作物Ｐの根部に供給する領域の空隙部分が少なくなり過ぎて過湿となり、雑菌が繁殖し易くなるおそれがある。逆に、粒子１ｂの粒子径が上記上限を超えると、栽培液Ｑを作物Ｐの根部に供給する領域の空隙が大きくなり過ぎて毛管現象が弱くなり、所望される量の栽培液Ｑを作物Ｐの根部に供給できなくなるおそれがある。なお、「粒子径」とは、ＪＩＳ－Ｚ８８０１－１：２００６に規定される篩を用い、目開きの大きい篩から順に粒子をかけて篩上の粒子数と各篩の目開きとから算出される粒子の平均径である。

（貯留槽）
貯留槽２は、後述の栽培液槽４ａから供給される栽培液Ｑを一時貯留する。貯留槽２は枠体１ｂの下方に配設されている。貯留槽２は樋状に形成されている。貯留槽２の長手方向と枠体１ｂの長手方向とは平行である。貯留槽２は、上端に帯状の開口を有する上部２ａと、この上部２ａの下端から下方に連続して設けられ、栽培液Ｑを貯留する下部２ｂとを有する。下部２ｂは上部２ａよりも内部平均幅が小さい。

貯留槽２の主構成材料としては、例えば金属、セラミック、樹脂等が挙げられ、軽量な点で樹脂が好ましい。また、上記樹脂としては、例えばＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ポリスチレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド等の熱可塑性樹脂が挙げられる。

（送液部）
送液部３はシート体である。送液部３の具体的な平面形状は特に限定されないが、例えば矩形状、好ましくは長方形状である。送液部３は、一端、好ましくは短手方向の一端、が貯留槽２に貯留される栽培液Ｑ中に浸漬している。また、送液部３は、他端側（栽培液Ｑ中に浸漬される側と反対側）の一部が枠体１ａの底部と当接している。これにより、貯留槽２に貯留される栽培液Ｑを毛管現象により揚水し、枠体１ａの底部に供給可能に構成されている。

送液部３の材質としては、毛管現象により栽培液Ｑを揚水し、この栽培液Ｑを枠体１ａの底部に供給できるものであれば特に限定されないが、例えば不織布、ロックウール、フェルト、ポリウレタン等の合成樹脂などが挙げられる。中でも、適度な毛管現象の発現及び適切な吸水率を発揮できる点から不織布が好ましい。

送液部３の透水率の下限としては、０．０１％が好ましく、１．００％がより好ましい。一方、送液部３の透水率の上限としては、４０％が好ましく、３０％がより好ましい。上記透水率が上記下限に満たないと、枠体１ａの底部に供給される栽培液Ｑの量が不十分となるおそれがある。逆に、上記透水率が上記上限を超えると、送液部３に要するコストが不要に高くなるおそれがある。なお、「透水率」とは、平面状の送液部の表面から水を散布した際に送液部の裏面へ通過した水の比率を意味する。

送液部３の厚さの下限としては、０．５ｍｍが好ましく、０．７ｍｍがより好ましい。一方、送液部３の厚さの上限としては、２．０ｍｍが好ましく、１．５ｍｍがより好ましい。送液部３の厚さが上記下限より小さいと、送液部３の強度が不十分となり破断するおそれがある。逆に、送液部３の厚さが上記上限を超えると、送液部３に要するコストが不要に高くなるおそれがある。

送液部３の揚水高さの下限としては、３ｃｍが好ましく、１０ｃｍがより好ましく、２０ｃｍがさらに好ましい。一方、送液部３の揚水高さの上限としては、３００ｃｍが好ましく、２００ｃｍがより好ましく、４０ｃｍがさらに好ましい。送液部３の揚水高さが上記下限より小さいと、枠体１ａの底部に供給される栽培液Ｑの量が不十分となるおそれがある。逆に、送液部３の揚水高さが上記上限を超えると、送液部３に要するコストが不要に高くなるおそれがある。なお、「揚水高さ」とは、以下の手法により測定される値をいう。まず、送液部を幅４ｃｍ、長さ１２０ｃｍに切断したシートを平均厚さ０．０３ｍｍのポリエチレンフィルムで被覆（熱圧着で袋状としたフィルムにシートを挿入して周りを被覆）したものを測定サンプルとし、鉛直に測定サンプルを吊り下げられるようにした架台にセットする。このとき、上部及び下部を５ｃｍ開放して液面に接しておくようにする。そして、２４時間で液面から揚水した高さを５回測定し、これらの平均値を揚水高さとする。

（供給機構）
供給機構４は、栽培液Ｑを貯留する栽培液槽４ａと、栽培液槽４ａに貯留される栽培液Ｑを貯留槽２に圧送可能なポンプ４ｂと、貯留槽２の水位を検出するセンサ４ｃと、貯留槽２における栽培液Ｑの水位が一定以下である場合に栽培液槽４ａから貯留槽２に栽培液Ｑを供給するようにポンプ４ｂを駆動すると共に、貯留槽２における栽培液Ｑの水位が一定以上となった場合にポンプ４ｂの駆動を停止する駆動制御部４ｄとを有する。

〈栽培液槽〉
栽培液槽４ａは、貯留槽２に供給される栽培液Ｑを貯留する。栽培液槽４ａは、例えばポリエチレン等の合成樹脂を主成分とする容器である。なお、「主成分」とは質量換算で最も含有量の多い成分をいい、例えば含有量が５０質量％以上の成分をいう。

〈センサ〉
センサ４ｃは、所定間隔で経時的に貯留槽２の水位を検出する。センサ４ｃによる水位の検出間隔としては、特に限定されないが、例えば１秒以上６０秒以下の一定間隔とすることができる。センサ４ｃの種類としては、貯留槽２の水位を経時的に検出することができる限り特に限定されるものではなく、光学式、フロート式、静電容量式、超音波式等のレベルセンサを用いることができる。

〈駆動制御部〉
駆動制御部４ｄは、センサ４ｃで検出された貯留槽２の水位を基にポンプ４ｂを駆動制御する。当該栽培システムは、後述するように演算部５がセンサ４ｃで検出された貯留槽２の水位の変化を容量に換算するよう構成されていてもよい。駆動制御部４ｄは、演算部５で算出される容量分の栽培液Ｑを貯留槽２に供給するようポンプ４ｂを駆動制御するよう構成されてもよく、センサ４ｃで検出される貯留槽２の水位が一定になるまでポンプ４ｂを駆動制御するよう構成されてもよい。

（演算部）
演算部５は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）を含んで構成される。当該栽培システムは、毛管現象によって栽培液Ｑを培地部１に流通するので、貯留槽２内の栽培液Ｑの減少量を作物Ｐの吸液量と一致させることができる。演算部５は、例えばセンサ４ｃで検出された貯留槽２の水位の変化を容量に換算し、この容量を作物Ｐの吸液量として算出する。一方、演算部５は、栽培液槽４ａから貯留槽２に栽培液Ｑを供給する供給管内に設けられる流量計１７によって計測される栽培液Ｑの流量から作物Ｐの吸液量を求めてもよい。なお、演算部５が貯留槽２への栽培液Ｑの供給量に基づいて作物Ｐの吸液量を求める場合、流量計１７が演算部５を兼ねることも可能である。

（データベース）
データベース８は、作物Ｐの吸液量、日射量、風速及び飽差の少なくともいずれか１つに基づく最適生育情報を格納する。データベース８は、例えば作物Ｐの生育日数をＭ［日］、積算吸液量をＡ［Ｌ］とした場合、Ａ＝ｎＭ（但し、ｎは正の定数）によって求められる最適生育情報を格納する。中でも、データベース８は、作物Ｐの積算吸収肥料量、積算日射量及び平均飽差に基づく最適生育情報を格納することが好ましい。具体的には、データベース８は、作物Ｐの栽培液Ｑの活着時以降の積算吸液量［Ｌ］にこの栽培液Ｑの肥料濃度［ｍｅ／Ｌ］を乗じて求められる積算吸収肥料量をＦ［ｍｅ］、日射量計によって求められる作物Ｐの活着時以降における作物Ｐへの積算日射量をＳ［Ｗ・ｈｒ／ｍ^２］、作物Ｐの活着時以降における平均温度及び平均湿度によって求められる上記栽培空間における平均飽差をＤ［ｇ／ｍ^３］とし、作物Ｐの生長指標をＧとした場合、Ｇ＝Ｆ／（Ｓ^αＤ^β）（但し、α及びβは定数）で算出される最適生育情報を格納することが好ましい。また、データベース８は、作物Ｐの積算吸収肥料量、積算日射量、平均風速及び平均飽差に基づく最適生育情報を格納することも好ましい。具体的には、風速計によって求められる上記栽培空間における作物Ｐの活着時以降の平均風速をＣ［ｍ／ｓ］とした場合、Ｇ＝Ｆ／（Ｓ^αＤ^βＣ^γ）（但し、α、β及びγは定数）で算出される最適生育情報を格納することも好ましい。なお、上記最適生育情報は、作物Ｐの種類毎に設定されてもよく、さらに作物Ｐの生長段階に応じて設定されてもよい。例えば作物Ｐがトマトである場合、作物Ｐの生長段階は、栽培期間の各日の平均温度を積算して求められる積算温度を基に定めることが可能である。具体的には、播種日から起算した積算温度が１０００℃となった時点を第１花房開花期、１２１０℃となった時点を第２花房開花期と規定することが可能である。また、上記「平均温度」、「平均湿度」及び「平均風速」とは、活着時以降における各日の温度、湿度及び風速の平均値を平均した値であってもよく、活着時以降の各日の作物Ｐへの日射時間（例えば日中）における温度、湿度及び風速の平均値を平均した値であってもよい。

（制御部）
制御部６は、ＣＰＵと、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等のメモリとを含んで構成される。制御部６は、上述のように演算部５で算出される吸液量を含む生育情報に基づいて作物Ｐの生育環境を制御する。制御部６は、データベース８に格納される最適生育情報に近づくように作物Ｐの生育環境を制御する。なお、培地部１に複数の作物Ｐが活着される場合、制御部６は作物Ｐ毎に生育環境を制御してもよく、複数の作物Ｐの生育環境を一括して制御してもよい。

制御部６は、演算部５で算出される吸液量のみに基づいて作物Ｐの生育環境を制御してもよい。この場合、当該栽培システムは、例えばデータベース８が、上述のようにＡ＝ｎＭ（但し、ｎは正の定数）によって求められる最適生育情報を格納し、制御部６が演算部５で算出される吸液量を上記最適生育情報と比較し、作物Ｐの吸液量が上記最適生育情報に近づくように作物Ｐの生育環境を制御すればよい。

一方、制御部６は、演算部５で算出される吸液量に加え、積算日射量、平均風速及び平均飽差の少なくともいずれか１つに基づいて作物Ｐの生育環境を制御することが好ましい。中でも、制御部６は、積算日射量及び平均飽差の両方に基づいて作物Ｐの生育環境を制御することがより好ましく、積算日射量、平均風速及び平均飽差の全てに基づいて作物Ｐの生育環境を制御することがさらに好ましい。つまり、上記生育情報は、上記吸液量に加え、積算日射量、平均風速及び平均飽差の少なくともいずれか１つを含むことが好ましく、積算日射量及び平均飽差の両方を含むことがより好ましく、積算日射量、平均風速及び平均飽差の全てを含むことがさらに好ましい。具体的には、上記生育情報が積算日射量及び平均飽差の両方を含む場合、当該栽培システムは、データベース８が、上述のようにＧ＝Ｆ／（Ｓ^αＤ^β）（但し、α及びβは定数）で算出される最適生育情報を格納し、制御部６が上記生育情報を上記最適生育情報と比較し、上記生育情報が上記最適生育情報に近づくように作物Ｐの生育環境を制御することが好ましい。また、上記生育情報が積算日射量、平均風速及び平均飽差の全てを含む場合、当該栽培システムは、データベース８が、上述のようにＧ＝Ｆ／（Ｓ^αＤ^βＣ^γ）（但し、α、β及びγは定数）で算出される最適生育情報を格納し、制御部６が上記生育情報を上記最適生育情報と比較し、上記生育情報が上記最適生育情報に近づくように作物Ｐの生育環境を制御することが好ましい。

当該栽培システムは、データベース８が上記生育情報に対応する作物Ｐを生育するのに適した最適生育情報を格納し、制御部６が上記最適生育情報に近づくように上記生育環境を制御することで、作物Ｐをより容易かつ適切に生長させることができる。

また、当該栽培システムは、上記生育情報が、演算部５で算出される吸液量に加え、積算日射量、平均風速及び平均飽差の少なくともいずれか１つを含むことによって、外的環境条件を加味した作物Ｐを生長させるうえでより適切な生育情報を得ることができる。

制御部６によって制御する上記生育環境は、光強度、栽培液Ｑの肥料濃度、風速、温度及び湿度の少なくともいずれか１つであるとよい。上記生育環境は、例えば１日毎の光強度、栽培液Ｑの肥料濃度、風速、温度及び湿度であってもよく、活着時等、特定の時期を始期とする積算光強度、積算肥料濃度、積算風速、積算温度及び積算湿度であってもよい。制御部６は、後述の日射量取得機構９によって作物Ｐへの日射量情報を取得し、風速取得機構１０によって上記栽培空間の風速情報を取得し、飽差取得機構１１によって上記栽培空間の飽差情報を取得可能に構成されている。また、制御部６は、後述の光強度調節機構１２を制御することで作物Ｐに照射する光の光強度を制御し、肥料濃度調節機構１３を制御することで栽培液Ｑの肥料濃度を制御し、風速調節機構１４を制御することで上記栽培空間の風速を制御し、温度調節機構１５を制御することで上記栽培空間の温度を制御し、湿度調節機構１６を制御することで上記栽培空間の湿度を制御可能に構成されている。制御部６は、例えばデータベース８に格納される上記最適生育情報に対し、積算日射量が過剰又は不足する場合には上記最適生育情報に近づくように光強度調節機構１２を制御する。また、制御部６は、上記最適生育情報に対し、栽培液Ｑの積算吸収肥料量が過剰又は不足する場合には上記最適生育情報に近づくように肥料濃度調節機構１３を制御する。また、制御部６は、上記最適生育情報に対し、平均風速が過剰又は不足する場合には上記最適生育情報に近づくように風速調節機構１４を制御する。また、制御部６は、上記最適生育情報に対し、平均飽差が過剰又は不足する場合には上記最適生育情報に近づくように温度調節機構１５及び／又は湿度調節機構１６を制御する。当該栽培システムは、制御部６によって光強度、栽培液Ｑの肥料濃度、風速、温度及び湿度の少なくともいずれか１つを制御することで、作物Ｐを容易かつ適切に生長させることができる。

（架台）
架台７は、枠体１ａの幅方向両側にこの枠体１ａの長手方向に沿って立設される複数対の支柱７ａと、枠体１ａの幅方向に延在し、各対の支柱７ａにそれぞれ連結される上側桟材７ｂ及び下側桟材７ｃと、枠体１ａの長手方向に延在し、複数の上側桟材７ｂに連結される互いに平行な一対の上側桁材７ｄと、枠体１ａの長手方向に延在し、複数の下側桟材７ｃに連結される互いに平行な一対の下側桁材７ｅとを含む。一対の上側桁材７ｄは、枠体１ａの幅方向の両端部をこの枠体１ａの長手方向に沿って固定している。具体的には、一対の上側桁材７ｄは、枠体１ａの幅方向の両端部をＣ字状の固定部材（不図示）との間に挟み込むことで枠体１ａを固定している。一対の下側桁材７ｅは、送液部３を介在させた状態で枠体１ａを下方から支持している。各下側桟材７ｄは、貯留槽２の上部２ａを幅方向に貫通しており、これにより貯留槽２に連結されている。

（日射量取得機構）
日射量取得機構９としては、作物Ｐに照射される日射量を取得可能な公知の器具を用いることができ、例えば照度計を用いることができる。

（風速取得機構）
風速取得機構１０としては、上記栽培空間における風速を測定可能な公知の器具を用いることができ、例えば風速計を用いることができる。風速取得機構１０は、上記栽培空間の複数個所で測定した風速の平均値を上記栽培空間の風速として求めてもよく、上記栽培空間の任意の１点の風速を上記栽培空間の風速として求めてもよい。

（飽差取得機構）
飽差取得機構１１としては、上記栽培空間における飽差を直接取得可能な器具を用いてもよいし、温度及び相対湿度を計測し、これらの値から飽差を間接的に取得するものでもよい。相対湿度を計測する湿度計としては、公知のものが使用でき、例えば乾湿計を用いることができる。なお、飽差取得機構１１は、上記栽培空間の複数個所で測定した飽差の平均値を上記栽培空間の飽差として求めてもよく、上記栽培空間の任意の１点の飽差を上記栽培空間の飽差として求めてもよい。

（光強度調節機構）
光強度調節機構１２は、制御部６の制御に基づいて作物Ｐへ照射される光の光強度を調節可能に構成されている。光強度調節機構１２としては、例えば遮光カーテン等の遮光部材が挙げられる。

（肥料濃度調節機構）
肥料濃度調節機構１３は、制御部６の制御に基づいて作物Ｐに供給する栽培液Ｑの肥料濃度を調節可能に構成されている。肥料濃度調節機構１３は、例えば栽培液槽４ａに貯留される栽培液Ｑの肥料濃度を調節するものであってもよく、栽培液槽４ａから排出された栽培液Ｑの肥料濃度を調節するものであってもよい。また、肥料濃度調節機構１３は、栽培液Ｑにおける水量を調節することで肥料濃度を調節するものであってもよく、栽培液Ｑにおける肥料の含有量を調節することで肥料濃度を調節するものであってもよい。

（風速調節機構）
風速調節機構１４は、制御部６の制御に基づいて上記栽培空間の風速を調節可能に構成されている。風速調節機構１４としては、例えば当該栽培システムが室内空間を用いたものである場合、天窓や側窓等、屋外に連通する窓の開閉機構や循環ファンが挙げられる。

制御部６によって制御する上記栽培空間の風速の下限としては、０．２ｍ／ｓが好ましく、０．３ｍ／ｓがより好ましい。一方、制御部６によって制御する上記栽培空間の風速の上限としては、１．０ｍ／ｓが好ましく、０．５ｍ／ｓがより好ましい。上記風速が上記下限に満たないと、風速が不十分のため植物Ｐの光合成量が不十分となるおそれがある。逆に、上記風速が上記上限を超えると、植物Ｐの乾燥に起因して果実の収量が不十分となるおそれがある。

（温度調節機構）
温度調節機構１５は、制御部６の制御に基づいて上記栽培空間の温度を調節可能に構成されている。温度調節機構１５としては、例えばスプリンクラー、ミスト発生器、送風ファン等が挙げられる。また、温度調節機構１５としては、当該栽培システムが室内空間を用いたものである場合、ヒートポンプ等の冷暖房器、窓の開閉機構等を用いることも可能である。

（湿度調節機構）
湿度調節機構１６は、制御部６の制御に基づいて上記栽培空間の湿度を調節可能に構成されている。湿度調節機構１６としては、例えば上述の遮光カーテン、スプリンクラー、ミスト発生器、送風ファン、窓の開閉機構等が挙げられる。

＜栽培方法＞
次に、図２を参照して本発明の一実施形態に係る栽培方法について説明する。当該栽培方法は、図１の栽培システムを用いて好適に実施することができる。そのため、以下では図１の栽培システムを用いる場合について説明する。

当該栽培方法は、作物Ｐを活着させる培地部１と、栽培液Ｑを貯留する貯留槽２と、貯留槽２から培地部１に毛管現象により栽培液Ｑを流通する送液部３とを備える栽培装置を用いた栽培方法であって、貯留槽２内の栽培液Ｑの水位が一定に保たれるよう貯留槽２内の栽培液Ｑの減少量に応じて貯留槽２に栽培液Ｑを供給する栽培液供給工程（Ｓ０１）と、貯留槽２内の栽培液Ｑの減少量又は栽培液供給工程（Ｓ０１）で貯留槽２へ供給される栽培液Ｑの供給量に基づいて作物Ｐの吸液量を経時的に算出する算出工程（Ｓ０２）と、少なくとも算出工程（Ｓ０２）で算出される吸液量を含む生育情報に基づいて作物Ｐの生育環境を制御する制御工程（Ｓ０３）とを備える。

当該栽培方法は、送液部３が毛管現象によって栽培液Ｑを培地部１に流通するので、作物Ｑの吸液量を培地部１への供給量と略一致させることができる。そのため、当該栽培方法は、算出工程（Ｓ０２）で貯留槽２内の栽培液Ｑの減少量又は貯留槽２への栽培液Ｑの供給量に基づいて作物Ｐの吸液量を算出することができる。当該栽培方法は、制御工程（Ｓ０３）で、算出工程（Ｓ０２）で算出された吸液量を含む作物Ｐの実際の生育情報に基づいてこの作物Ｐの生育環境を制御するので作物Ｐを容易かつ適切に生長させることができる。

〈作物〉
当該栽培方法で栽培可能な作物Ｐとしては、図１の栽培システムと同様、例えば果菜類、根菜類、葉菜類、イネ科植物、花菜類等が挙げられるが、吸液量に基づいて適切に生長させやすい果菜類が好ましく、中でもトマトが特に好ましい。

〈栽培液〉
当該栽培方法で使用可能な栽培液Ｑとしては、図１の栽培システムと同様、水に肥料を配合したものを用いることができる。

（栽培液供給工程）
Ｓ０１は、供給機構４によって行われる。Ｓ０１では、センサ４ｃによって所定間隔で経時的に貯留槽２の水位を検出する。また、Ｓ０１では、センサ４ｃで検出された貯留槽２の水位を基に貯留槽２の水位が一定に保たれるよう駆動制御部４ｄによってポンプ４ｂを駆動制御する。Ｓ０１では、後述のＳ０２で算出される容量部の栽培液Ｑを貯留槽２に供給するようポンプ４ｂを駆動制御してもよく、センサ４ｃで検出される貯留槽２の水位が一定になるまでポンプ４ｂを駆動制御してもよい。

（算出工程）
Ｓ０２は、演算部５によって行われる。Ｓ０２では、例えばセンサ４ｃで検出された貯留槽２の水位の変化を容量に換算し、この容量を作物Ｐの吸液量として算出する。また、Ｓ０２では、栽培液槽４ａから貯留槽２に栽培液Ｑを供給する供給管内に設けられる流量計１７によって計測される栽培液Ｑの流量から作物Ｐの吸液量を求めてもよい。

（制御工程）
Ｓ０３は、制御部６によって行われる。Ｓ０３では、Ｓ０２で算出される吸液量のみに基づいて作物Ｐの生育環境を制御してもよい。この場合、Ｓ０３では、例えばデータベース８に格納され、作物Ｐの生育日数をＭ［日］、積算吸液量をＡ［Ｌ］とした場合、Ａ＝ｎＭ（但し、ｎは正の定数）によって求められる最適生育情報に近づくように作物Ｐの生育環境を制御すればよい。

一方、Ｓ０３では、Ｓ０２で算出される吸液量に加え、積算日射量、平均風速及び平均飽差の少なくともいずれか１つに基づいて作物Ｐの生育環境を制御することが好ましい。中でも、Ｓ０３では、積算日射量及び平均飽差の両方に基づいて作物Ｐの生育環境を制御することがより好ましく、積算日射量、平均風速及び平均飽差の全てに基づいて作物Ｐの生育環境を制御することがさらに好ましい。つまり、上記生育情報は、上記吸液量に加え、積算日射量、平均風速及び平均飽差の少なくともいずれか１つを含むことが好ましく、積算日射量及び平均飽差の両方を含むことがより好ましく、積算日射量、平均風速及び平均飽差の全てを含むことがさらに好ましい。具体的には、上記生育情報が積算日射量及び平均飽差の両方を含む場合、Ｓ０３では、データベース８に格納され、作物Ｐの栽培液Ｑの活着時以降の積算吸液量［Ｌ］にこの栽培液Ｑの肥料濃度［ｍｅ／Ｌ］を乗じて求められる積算吸収肥料量をＦ［ｍｅ］、日射量計によって求められる作物Ｐの活着時以降における作物Ｐへの積算日射量をＳ［Ｗ・ｈｒ／ｍ^２］、作物Ｐの活着時以降における平均温度及び平均湿度によって求められる上記栽培空間における平均飽差をＤ［ｇ／ｍ^３］とし、作物Ｐの生長指標をＧとした場合、Ｇ＝Ｆ／（Ｓ^αＤ^β）（但し、α及びβは定数）で算出される最適生育情報に近づくように作物Ｐの生育環境を制御することができる。また、上記生育情報が積算日射量、平均風速及び平均飽差の全てを含む場合、Ｓ０３では、データベース８に格納され、風速計によって求められる上記栽培空間における作物Ｐの活着時以降の平均風速をＣ［ｍ／ｓ］とした場合、Ｇ＝Ｆ／（Ｓ^αＤ^βＣ^γ）（但し、α、β及びγは定数）で算出される最適生育情報に近づくように作物Ｐの生育環境を制御することができる。

Ｓ０３で制御する上記生育環境は、光強度、栽培液Ｑの肥料濃度、風速、温度及び湿度の少なくともいずれか１つであるとよい。上記生育環境は、例えば１日毎の光強度、栽培液Ｑの肥料濃度、風速、温度及び湿度であってもよく、活着時等、特定の時期を始期とする積算光強度、積算肥料濃度、積算風速、積算温度及び積算湿度であってもよい。

（実施時期）
当該栽培方法は、栽培液供給工程（Ｓ０１）、算出工程（Ｓ０２）及び制御工程（Ｓ０３）を果菜類の活着時から果実肥大初期までの間通して行うことが好ましい。本発明者らの知見によると、果菜類の果実の品質及び収量は活着時から果実肥大初期までの生育環境の影響を受けやすい。そのため、Ｓ０１～Ｓ０３を果菜類の活着時から果実肥大初期までの間通して行うことによって、作物Ｐを適切に生長させ、容易かつ確実に所望の収量を得ることができる。

［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば培地部、貯留槽、送液部、供給機構、架台等、当該栽培システムの具体的構造は上記実施形態に記載の構成に限定されるものではない。

当該栽培システムは、必ずしも作物を生育するのに適した最適生育情報を格納するデータベースを有する必要はない。また、当該栽培システムは、上記データベースを有する場合でも、制御部が上記最適生育情報に近づくように生育環境を制御しなくてもよい。上記制御部は、例えば果実の収穫時期を意図的に遅くしたり、果実の品質を高めるため、敢えて生育速度を遅らせるよう作物の生育環境を制御してもよい。

１培地部
１ａ枠体
１ｂ粒子
２貯留槽
２ａ上部
２ｂ下部
３送液部
４供給機構
４ａ栽培液槽
４ｂポンプ
４ｃセンサ
４ｄ駆動制御部
５演算部
６制御部
７架台
７ａ支柱
７ｂ上側桟材
７ｃ下側桟材
７ｄ上側桁材
７ｅ下側桁材
８データベース
９日射量取得機構
１０風速取得機構
１１飽差取得機構
１２光強度調節機構
１３肥料濃度調節機構
１４風速調節機構
１５温度調節機構
１６湿度調節機構
１７流量計
Ｐ作物
Ｑ栽培液

Claims

作物を活着させる培地部と、
栽培液を貯留する貯留槽と、
上記貯留槽から上記培地部に毛管現象により栽培液を流通する送液部と、
上記貯留槽内の栽培液の水位が一定に保たれるよう上記貯留槽内の栽培液の減少量に応じて上記貯留槽に栽培液を供給する供給機構と、
上記貯留槽内の栽培液の減少量又は上記供給機構から上記貯留槽への栽培液の供給量に基づいて上記作物の吸液量を経時的に算出する演算部と、
少なくとも上記演算部で算出される吸液量を含む生育情報に基づいて上記作物の生育環境を制御する制御部と
を備え、
上記生育環境が、光強度、上記栽培液の肥料濃度、風速、温度及び湿度の少なくともいずれか１つである栽培システム。
上記作物を生育するのに適した上記生育情報に対応する最適生育情報を格納するデータベースをさらに備え、
上記制御部が、上記最適生育情報に近づくように上記生育環境を制御する請求項１に記載の栽培システム。
上記生育情報が、さらに積算日射量、平均風速及び平均飽差の少なくともいずれか１つを含む請求項１又は請求項２に記載の栽培システム。
作物を活着させる培地部と、
栽培液を貯留する貯留槽と、
上記貯留槽から上記培地部に毛管現象により栽培液を流通する送液部と
を備える栽培装置を用いた作物の栽培方法であって、
上記貯留槽内の栽培液の水位が一定に保たれるよう上記貯留槽内の栽培液の減少量に応じて上記貯留槽に栽培液を供給する栽培液供給工程と、
上記貯留槽内の栽培液の減少量又は上記栽培液供給工程で上記貯留槽へ供給される栽培液の供給量に基づいて上記作物の吸液量を経時的に算出する算出工程と、
少なくとも上記算出工程で算出される吸液量を含む生育情報に基づいて上記作物の生育環境を制御する制御工程と
を備え、
上記生育環境が、光強度、上記栽培液の肥料濃度、風速、温度及び湿度の少なくともいずれか１つである栽培方法。
上記作物が果菜類であり、
上記栽培液供給工程、算出工程及び制御工程を上記果菜類の活着時から果実肥大初期までの間通して行う請求項４に記載の栽培方法。