JP7016142B2 - Hydroponics equipment and method - Google Patents

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Description

本発明は、植物、特に野菜類を水耕栽培する装置及び水耕栽培方法に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for hydroponically cultivating plants, particularly vegetables, and a method for hydroponics.

従来、植物栽培において、植物苗に人工光を照射して育苗を促す技術が取り入れられている。植物の成長を促進することで、栽培期間を短縮して、同一場所での収穫回数を増やすことができる。また、同じ栽培期間であっても、植物をより大きく成長させることができれば、収穫量を増やすことができる。 Conventionally, in plant cultivation, a technique of irradiating plant seedlings with artificial light to promote seedling raising has been adopted. By promoting the growth of plants, the cultivation period can be shortened and the number of harvests in the same place can be increased. Moreover, even in the same cultivation period, if the plant can be grown larger, the yield can be increased.

人工光の照射を利用した植物栽培方法として、例えば特許文献1には、赤色光照明光と青色光照明光とを交互に照射するという手法によって、植物成長促進効果を得る手法が開示されている。この照射装置は、赤色光照明光及び青色光照明光を植物に照射する光照射部と、光照射部を制御して、赤色光照明光を前記植物に照射するステップと、青色光照明光を前記植物に照射するステップと、を一定期間内に別個独立に実行する制御部と、を備える植物栽培装置により植物の育成を図るものである。 As a plant cultivation method using artificial light irradiation, for example, Patent Document 1 discloses a method of obtaining a plant growth promoting effect by alternately irradiating red light illumination light and blue light illumination light. This irradiation device has a light irradiation unit that irradiates a plant with red light illumination light and a blue light illumination light, a step of controlling the light irradiation unit to irradiate the plant with red light illumination light, and irradiates the plant with blue light illumination light. The plant is grown by a plant cultivation device equipped with a control unit for performing the steps to be performed independently within a certain period of time.

なお、一定以上の収穫量を確保しようとして、光源の光量を上げ過ぎている場合が多く、その条件を継続すると葉焼け等の問題が発生してしまい収量を伸ばせないという問題があった。
特許文献1の技術では照度1000ルクス(lx)の条件で赤色光と青色光を交互に照射することでこの問題を回避し、21日のレタスの生育で6.8gの地上部新鮮重量を得ている。
In many cases, the amount of light from the light source was increased too much in an attempt to secure a certain amount of yield, and if the conditions were continued, problems such as leaf burning occurred and the yield could not be increased.
In the technique of Patent Document 1, this problem is avoided by alternately irradiating red light and blue light under the condition of an illuminance of 1000 lux (lp), and 6.8 g of fresh weight of the above-ground part is obtained by growing lettuce on the 21st. ing.

また、このような植物生産システムでは、人工照明や空調等を使用するため、通常の栽培よりもエネルギー消費量が大きいことが問題となっている。特に、このような閉鎖型の植物生産システムの場合には、電気エネルギーの供給が途絶えた段階で、内部環境を保つことができない。
そこで、例えば特許文献2には、植物生産システムへの恒常的な電力供給を行うことができるよう自家発電装置を備え、床、天井に熱交換パイプを設置することで温度分布を均一にし、均一な栽培ができる装置が提案されている。
Further, in such a plant production system, since artificial lighting, air conditioning, etc. are used, there is a problem that energy consumption is larger than that of normal cultivation. In particular, in the case of such a closed plant production system, the internal environment cannot be maintained when the supply of electric energy is cut off.
Therefore, for example, Patent Document 2 is provided with a private power generation device so as to be able to constantly supply electric power to a plant production system, and heat exchange pipes are installed on the floor and ceiling to make the temperature distribution uniform and uniform. A device capable of various cultivation has been proposed.

特許文献2の技術では電気エネルギー、温度分布への配慮はされており、安定した収穫を得ることにはある一定の効果はでているが、植物生産システムにおいて光、空調を利用するのでランニングコストが従来の農業と比較して大きくなる。この点をクリアするために高い生産性が必要になる。 In the technology of Patent Document 2, consideration is given to electrical energy and temperature distribution, and although there is a certain effect in obtaining a stable harvest, running costs are used because light and air conditioning are used in the plant production system. Is larger than that of conventional agriculture. High productivity is required to clear this point.

特許文献3においては、給排水を間欠して行なうことで根の一部を外気に触れさせ、その刺激で根の発育を促進する装置が、開示されている。
特許文献4においては、魚介類飼育システムと水耕栽培を統合したシステムで、ベル型サイフォンを使用して複数の栽培棚から飼育棚への排水を行ないつつ栽培養液を循環する装置が提案されている。
Patent Document 3 discloses a device in which a part of a root is exposed to the outside air by intermittently supplying and draining water, and the root growth is promoted by the stimulation.
Patent Document 4 proposes a system that integrates a fish and shellfish breeding system and hydroponics, and uses a bell-shaped siphon to circulate cultivated nutrient solution while draining water from a plurality of cultivation shelves to the breeding shelves. ing.

特許文献3の装置においては、間欠給水、即ち渇水状態を定期的に与えることで根の発育を促進し、成長ホルモンの自己分泌による急激な地上部(葉や茎)の成長を引き起こす効果が発見されており、栽培期間が30日で200gと大きな収穫量はできているものの採算性を考えると、栽培期間の一層の短縮化が必要であるという問題があった。
なお、特許文献4の装置においては、ベル型サイフォンを使用して各栽培棚からの排水をまとめて行なうことで強い水流を発生し、魚介類の飼育槽に供給する際に水流により空気を含ませることも目的としている。
In the device of Patent Document 3, it was discovered that intermittent water supply, that is, the effect of promoting root growth by periodically feeding a drought state and causing rapid growth of above-ground parts (leaves and stems) by autocrine of growth hormone. Although the cultivation period is 30 days and a large yield of 200 g is achieved, there is a problem that the cultivation period needs to be further shortened in consideration of profitability.
In the device of Patent Document 4, a strong water flow is generated by collectively draining water from each cultivation shelf using a bell-shaped siphon, and air is contained by the water flow when it is supplied to the fish and shellfish breeding tank. It also aims to make it.

国際公開番号 WO2013/021952International publication number WO2013 / 021952 国際公開番号 WO2007/058062International publication number WO2007 / 050862 特開 2015-029423JP 2015-209423 特開 2017-139980JP 2017-139980

上述のように水耕栽培には、室内環境で栽培を行うために日照り、冷害、水害をはじめとした天候の影響を受けない安定した生産が可能であり、虫害の影響を受けず農薬が不要という利点があるものの、栽培棚、空調、風量コントロール、水循環といった設備や温度、風量、光量、水量のコントロールやその運営に要する莫大なコストを削減し、且つ、従来農業の収穫量をはるかに上回る作高を短期間に確保しなければならないという課題がある。 As mentioned above, hydroponics is cultivated in an indoor environment, so stable production that is not affected by the weather such as sunshine, cold damage, and flood damage is possible, and pesticides are not required because it is not affected by insect damage. However, it reduces the huge cost required for equipment such as cultivation shelves, air conditioning, air volume control, water circulation, temperature, air volume, light volume, water volume control and its operation, and far exceeds the yield of conventional agriculture. There is a problem that the yield must be secured in a short period of time.

本発明による水耕栽培装置は、下部にドーム型の形状の下向き凹型の窪みをもち、上部に上面から前記窪みの天井部に達するスリットをもつ苗床と、複数の前記苗床を収容する栽培ボードと、前記栽培ボードが上端部に載置される断面が上向き凹型の栽培樋と、からなる多段に重ねられた栽培棚と、前記栽培桶の各々には、満水と渇水の状態を前記栽培樋の上段から下段に順番に推移させるサイフォン及びオーバーフロー管と、が備えられ、前記オーバーフロー管の上限レベルに到達後に満水レベルになると、前記サイフォンまたは前記オーバーフロー管により一つ下の栽培樋に養水を移動し、満水の周期が30分に設定されて満水と渇水の状態を繰り返し、前記サイフォンと前記オーバーフロー管の設定位置を変えることによって渇水時の水位である渇水レベルが根の成長に合わせて自動的に変更されることを特徴とする。
The hydroponic cultivation apparatus according to the present invention has a nursery bed having a dome-shaped downward concave depression at the lower part and a slit at the upper part extending from the upper surface to the ceiling of the depression, and a cultivation board accommodating a plurality of the nursery beds. A multi-tiered cultivation rack consisting of a concave cultivation gutter with an upwardly concave cross section on which the cultivation board is placed on the upper end, and a cultivation tub, each of which is filled with water and drought. A siphon and an overflow pipe that are sequentially changed from the upper stage to the lower stage are provided, and when the water level reaches the full level after reaching the upper limit level of the overflow pipe, the siphon or the overflow pipe moves the nutrient water to the next lower cultivation gutter. Then, the cycle of full water is set to 30 minutes, and the state of full water and drought is repeated, and by changing the set position of the siphon and the overflow pipe, the drought level, which is the water level at the time of drought, is automatically adjusted according to the growth of the root. It is characterized by being changed to .

本発明による水耕栽培方法は、下部にドーム型の形状の下向き凹型の窪みをもち、上部に上面から前記窪みの天井部に達するスリットをもつ苗床と、複数の前記苗床を収容する栽培ボードと、前記栽培ボードが上端部に載置され、断面が上向き凹型の栽培樋と、からなる栽培棚が多段に重ねられて構成され、前記栽培桶の各々には、満水と渇水の状態を前記栽培樋の上段から下段に順番に推移させるサイフォン及びオーバーフロー管が設けられ、前記各栽培棚の上方及び/又は側方には、ON状態とOFF状態が制御可能な照明装置が備えられる水耕栽培装置の水耕栽培方法であって、前記オーバーフロー管の上限レベルに到達後に満水レベルになると、前記サイフォンまたは前記オーバーフロー管により一つ下の栽培樋に養水を移動し、満水の周期が30分に設定されて満水と渇水の状態を繰り返し、前記サイフォンと前記オーバーフロー管の設定位置を変えることによって渇水時の水位である渇水レベルが根の成長に合わせて自動的に変更され、前記照明装置のON時間とOFF時間の比が2:1乃至4:1であり、前記照明装置のON時間OFF時間からなる周期は、最短30分から最長24時間に設定されて運転されることを特徴とする。

The hydroponic cultivation method according to the present invention includes a nursery bed having a dome-shaped downward concave depression at the lower part and a slit at the upper part extending from the upper surface to the ceiling of the depression, and a cultivation board accommodating a plurality of the nursery beds. The cultivation board is placed on the upper end thereof, and the cultivation shelves are composed of a concave cultivation siphon having an upwardly facing cross section and a cultivation shelf , and each of the cultivation tubs is filled with water and drought. Hydroponic cultivation is provided with siphons and overflow pipes that move in order from the top to the bottom of the cultivation trough, and a lighting device that can control the ON state and OFF state is provided above and / or side of each cultivation shelf. In the hydroponic cultivation method of the device, when the full water level is reached after reaching the upper limit level of the overflow pipe, the water is transferred to the cultivation trough one below by the siphon or the overflow pipe, and the full water cycle is 30 minutes. By repeating the state of full water and drought, and changing the setting position of the siphon and the overflow pipe, the drought level, which is the water level at the time of drought, is automatically changed according to the growth of the root, and the lighting device of the lighting device. The ratio of the ON time to the OFF time is 2: 1 to 4: 1, and the cycle consisting of the ON time and the OFF time of the lighting device is set to a minimum of 30 minutes to a maximum of 24 hours for operation . ..

本発明による水耕栽培装置では、ドーム型の形状の下向き凹型の窪みをもつ苗床を備えているので苗の成長の早い段階から根が空気に触れるオープンな状態になることができ、且つ早い時期から、水の満水/渇水の切り替え時において水流により窪みの内部で根が良く揺動されることで根の発育が促進され、その結果成長ホルモンの自己分泌による地上部(葉や茎)の急激な成長開始を早めるという効果がある。 Since the hydroponic cultivation apparatus according to the present invention is provided with a nursery bed having a dome-shaped downward concave depression, the roots can be in an open state in contact with the air from an early stage of seedling growth, and at an early stage. Therefore, when switching between full water and drought, the roots are well rocked inside the depression by the water flow, which promotes root growth, and as a result, the abrupt above-ground parts (leaves and stems) due to the self-secretion of growth hormone. It has the effect of accelerating the start of growth.

また、本発明による水耕栽培方法は照明のON時間とOFF時間の比を2:1乃至4:1にすることができる電源制御部を備えており、特にON時間+OFF時間の周期を短縮した場合でも、栽培棚における葉の成長が6周期以降に促進される効果が表れ、発育期間が短縮される。収穫日数の短縮と、それに伴う電力の削減が可能になる。例えばON時間とOFF時間の比を3:1にした場合、消費電力を4分の3に削減をしても同等の発育を促進できるという効果がある。 Further, the hydroponic cultivation method according to the present invention is provided with a power supply control unit capable of setting the ratio of the ON time and the OFF time of the lighting to 2: 1 to 4: 1, and in particular, the cycle of the ON time + OFF time is shortened. Even in this case, the effect of promoting the growth of leaves on the cultivation shelf after the 6th cycle appears, and the growth period is shortened. It is possible to shorten the number of harvest days and reduce the power consumption associated with it. For example, when the ratio of the ON time to the OFF time is set to 3: 1, there is an effect that the same growth can be promoted even if the power consumption is reduced to 3/4.

サイフォンを用いた、水耕栽培装置の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hydroponic cultivation apparatus using a siphon. 水耕栽培装置で使用する、従来のスポンジ状の栽培パッドの形状を示す。The shape of a conventional sponge-like cultivation pad used in a hydroponic cultivation device is shown. 水耕栽培装置で使用する、本発明のスポンジ状栽培パッドの形状を示す。The shape of the sponge-like cultivation pad of the present invention used in a hydroponic cultivation apparatus is shown. 栽培棚の渇水の水位を示す図である。It is a figure which shows the water level of the drought of the cultivation shelf. 栽培棚の満水の水位を示す図である。It is a figure which shows the water level of the full water of a cultivation shelf. 各栽培棚における水位の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the water level in each cultivation shelf. 従来の水耕栽培法による栽培物の重量変化を表したグラフであって、Aは一般的な従来の方法による場合、Bは改良された従来の方法による場合である。It is a graph showing the weight change of the cultivated product by the conventional hydroponic cultivation method, A is the case by the general conventional method, and B is the case by the improved conventional method. 本発明による水耕栽培法による栽培物の重量変化を表したグラフであって、Bは改良された従来の方法、C,D,Eは本発明による場合である。It is a graph showing the weight change of the cultivated product by the hydroponic cultivation method by this invention, B is the improved conventional method, and C, D, E are the case by this invention. 図8の左下部分の詳細拡大図である。It is a detailed enlarged view of the lower left part of FIG. 従来の栽培パッドを使用した栽培法Bの根の伸長と、底面に下向きの凹部を設けた栽培パッドを使用した栽培法Cの根の伸長を比較した写真である。It is a photograph comparing the root elongation of the cultivation method B using the conventional cultivation pad and the root elongation of the cultivation method C using the cultivation pad having a downward concave portion on the bottom surface.

[従来例A]
図1を参照すると、サイフォンを用いた、水耕栽培装置の構造を示す図であって、上面視略長方形の栽培ボード13(図示せず)と、栽培ボード13の上方に設けられた光源(図示せず)と、栽培ボード13の下方若しくは側方に設けられた(図では下方)オーバーフロー管1とサイフォン2からなる給排水路を備える栽培樋3からなる栽培棚5を2以上の段数積層した複数の栽培棚(図では、各々栽培樋3a,3b,3c,3dを含む4段の栽培棚)からなる。
[Conventional Example A]
Referring to FIG. 1, it is a figure showing the structure of a hydroponic cultivation apparatus using a siphon, in which a cultivation board 13 (not shown) having a substantially rectangular top view and a light source provided above the cultivation board 13 (not shown). (Not shown) and a cultivation shelf 5 consisting of a cultivation gutter 3 provided with an overflow pipe 1 and a siphon 2 provided below or to the side of the cultivation board 13 (lower in the figure) are stacked in two or more stages. It consists of a plurality of cultivation shelves (in the figure, four-tiered cultivation shelves including cultivation gutters 3a, 3b, 3c, and 3d, respectively).

前記給排水路は栽培ボード13の長辺に沿って栽培ボード13の下方に設けられている。 The water supply / drainage channel is provided below the cultivation board 13 along the long side of the cultivation board 13.

本水耕栽培装置は、或る段の栽培樋3の排水がその下段の栽培樋3の給水として流れることの有無を制御する水量制御機構を備えている。 This hydroponic cultivation device is provided with a water amount control mechanism that controls whether or not the drainage of the cultivation gutter 3 in a certain stage flows as water supply for the cultivation gutter 3 in the lower stage.

最上部の栽培樋3には最下部の栽培棚3から、あるいは外部に設置した養液保存タンクからポンプを用いて養液が補給される。 The uppermost cultivation gutter 3 is replenished with nutrient solution using a pump from the lowermost cultivation shelf 3 or from a nutrient solution storage tank installed outside.

前記水量制御機構は、各段の栽培樋3に対して十分に給水した満水状態と、少量の水を供給した又は水を供給しない渇水状態との両方を具現できる。 The water amount control mechanism can embody both a full state in which water is sufficiently supplied to the cultivation gutter 3 in each stage and a drought state in which a small amount of water is supplied or no water is supplied.

前記光源は外部にコントロール電源(図示せず)を持ち、ON(明)状態とOFF(暗)状態との切り替えと、その周期をコントロールすることが可能である。
ここで、ON(明)状態が例えば5000lルクス(lx)程度の照明状態を指すのに対して、OFF(暗)は栽培植物が光合成を実質的にしない程度の照明状態を指し、例えば2500lx程度の人間にとっては必ずしも暗闇ではない状態を含む。
The light source has an external control power supply (not shown), and can switch between an ON (bright) state and an OFF (dark) state and control the cycle thereof.
Here, the ON (bright) state refers to a lighting state of, for example, about 5000 lux (lx), while the OFF (dark) state refers to a lighting state to which the cultivated plant does not substantially photosynthesize, for example, about 2500 lux. It includes a state that is not necessarily dark for human beings.

種子は播種棚で4日間生育し、発芽した苗を第5日目に、水耕栽培装置の苗床11に移植する。 The seeds grow on the sowing rack for 4 days, and the germinated seedlings are transplanted to the nursery 11 of the hydroponic cultivation device on the 5th day.

苗10は、苗床11の上部にあるスリット14により種子、茎部を保持し、根12が下方に垂れ得る状態にする。 The seedling 10 holds the seeds and stems by the slit 14 at the upper part of the nursery 11, so that the root 12 can hang down.

図2(a)に示すように、苗床11は例えば上面視十字の切込みがなされており底面がフラットなスポンジで形成されている。
苗床11は例えば30mmの厚さを有し、この厚さは例えば葉物野菜が大きく育ったときにも苗を安定して固定するために必要である。
As shown in FIG. 2A, the nursery 11 is formed of, for example, a sponge having a top view cross cut and a flat bottom surface.
The nursery 11 has a thickness of, for example, 30 mm, and this thickness is necessary for stably fixing the seedlings even when the leafy vegetables grow large, for example.

図2(b)に示すように、苗床11は栽培ボード13に設けられた孔に嵌め込まれ、
図4に示すように、苗床11が嵌め込まれた栽培ボード13は栽培樋5の開放された上端部に載置される。
As shown in FIG. 2 (b), the nursery 11 is fitted into a hole provided in the cultivation board 13.
As shown in FIG. 4, the cultivation board 13 into which the nursery 11 is fitted is placed on the open upper end portion of the cultivation gutter 5.

[従来例B]
上記の従来例Aでは、図5に示すように、養水は栽培樋3を全て満水にする満水レベル31に到達するとそのまま維持される。
[Conventional Example B]
In the above-mentioned conventional example A, as shown in FIG. 5, the nourishing water is maintained as it is when the full water level 31 that fills all the cultivation gutters 3 is reached.

それに対して改良された従来例Bでは、同じく図5を参照すると、例えば最上部の栽培樋3の養水は、オーバーフロー管1の上限レベルに到達後に満水レベル31になると、サイフォン2またはオーバーフロー管ト1により一つ下の栽培樋3に移動する。 On the other hand, in the improved conventional example B, referring to FIG. 5, for example, when the water supply of the uppermost cultivation gutter 3 reaches the full water level 31 after reaching the upper limit level of the overflow pipe 1, the siphon 2 or the overflow pipe is used. Move to the next lower cultivation gutter 3 by G1.

そして図4を参照すると、養液は下限レベルである渇水レベル30まで排水される。 Then, referring to FIG. 4, the nutrient solution is drained to the lower limit level of drought level 30.

このように、渇水/満水の水量レベルを周期的に制御できる栽培樋3を使用している結果、図6を参照すると、栽培樋3a、3b、3c、3dの各々の満水/渇水レベルは、40、41、42、43のように順番に推移していく。 As a result of using the cultivation gutter 3 capable of periodically controlling the drought / drought water level, referring to FIG. 6, the full / drought levels of the cultivation gutters 3a, 3b, 3c, and 3d are different. It changes in order like 40, 41, 42, 43.

栽培樋3の渇水レベル30は例えば20mmであり、満水レベルは70mmである。
また、その満水レベル時間は例えば5分であって、満水レベルの繰り返し周期は例えば30分である。
The drought level 30 of the cultivation gutter 3 is, for example, 20 mm, and the full water level is 70 mm.
Further, the full water level time is, for example, 5 minutes, and the repetition cycle of the full water level is, for example, 30 minutes.

特許文献3によれば、根の発育はこのような満水状態と渇水状態を繰り返すことで、根に酸素が供給され、満水状態を継続するよりも、根腐れを発生することがなく、安定して成長することができる。 According to Patent Document 3, root growth is stable without causing root rot as compared with the case where oxygen is supplied to the roots by repeating such a full state and a drought state and the roots are kept in a full state. Can grow.

特に渇水状態から満水状態への切り替え時の養水の供給による波動により、根も揺動されて酸素が十分供給される。 In particular, the roots are also shaken by the wave motion caused by the supply of nutrient water when switching from a drought state to a full state, and oxygen is sufficiently supplied.

従来例Aでも保守上の水の交換や循環は行われているが、満水レベル31を周期的に渇水レベル30にするような大きい水位の変化を与えるような制御はなされていなかった。 Even in the conventional example A, the water is exchanged and circulated for maintenance, but the control is not performed so as to change the water level so as to periodically change the full water level 31 to the drought level 30.

図7を参照すると、従来例Aと改良された従来例Bの一株当たりの重量を比較したグラフである。横軸は播種日を第1日とし、第5日目に栽培棚に移動されるものとする。 Referring to FIG. 7, it is a graph comparing the weight per share of the conventional example A and the improved conventional example B. On the horizontal axis, the sowing date is the first day, and the seeding day is moved to the cultivation shelf on the fifth day.

栽培環境は適切な量の二酸化炭素量、適切な量の液体肥料が施されている。
上記の満水/渇水サイクルの有無以外の、照明条件、二酸化炭素量、液体肥料を含む養液などの条件は、全て、従来例Aと同一である。
The cultivation environment is provided with an appropriate amount of carbon dioxide and an appropriate amount of liquid fertilizer.
Except for the presence or absence of the above-mentioned full / dry cycle, the lighting conditions, the amount of carbon dioxide, the nutrient solution containing liquid fertilizer, and the like are all the same as in the conventional example A.

図7を参照すると、従来例Bと従来例Aを比較しているが、渇水-満水のサイクルを繰り返すことで、根12の成長が促進された結果として、大きな収穫物が早期に得られるようになっていることを表している。 Referring to FIG. 7, conventional example B and conventional example A are compared. As a result of promoting the growth of root 12 by repeating the drought-full cycle, a large yield can be obtained early. It shows that it is.

[実施例C]
図3を参照すると、本実施例Cでは、上記の従来例A,及び改良された従来例Bと異なり苗床11にはドーム状の下向きの凹部20があり、凹部20の上部にあるスリット14で芽10の種子、茎部を保持し、根12が凹部20内に垂れる状態にする。
本実施例Cでは、具体的には図5で示すように、底面にドーム状の下向きの凹部20を有する30mmの厚さのスポンジの苗床11を使用した。スリットの垂直方向の長さは、例えば10mmである。
[Example C]
Referring to FIG. 3, in the present embodiment C, unlike the above-mentioned conventional example A and the improved conventional example B, the nursery 11 has a dome-shaped downward recess 20 and the slit 14 at the upper part of the recess 20. The seeds and stems of the buds 10 are held so that the roots 12 hang down in the recesses 20.
In Example C, specifically, as shown in FIG. 5, a 30 mm thick sponge nursery 11 having a dome-shaped downward recess 20 on the bottom surface was used. The vertical length of the slit is, for example, 10 mm.

渇水レベル30は27mmに設定した。渇水レベルはサイフォン2の設定位置で変えることが可能であるが、根の成長に合わせて自動的に高さを変えることも可能である。 The drought level 30 was set to 27 mm. The drought level can be changed by the setting position of the siphon 2, but it is also possible to automatically change the height as the root grows.

照明、二酸化炭素の条件、養液の条件、などはそのほかの条件は全て、従来例Bと同じ条件を使用した。 The same conditions as in Conventional Example B were used for all other conditions such as lighting, carbon dioxide conditions, and nutrient solution conditions.

葉物の茎・葉が苗床11の上面で育つためには発芽した苗を苗床11の上面にセットする必要があるが、本実施例Cの場合、ドーム型の下向きの凹部20がある苗床11では、根12が例えば10mm長のスリット14を通して成長するだけで、速やかに苗床11の下方に出られる。
これに対して、改良された従来例Bの場合は、根12が例えば苗床11の厚さに相当する30mm長のスリット14を通して成長し苗床11の下方に出るまでには時間がかかる。
図8を参照すると、実施例Cは従来例Bよりも一株当たり200gを収穫できる日数は2日ほど短縮できる。
In order for the stems and leaves of the leaves to grow on the upper surface of the nursery 11, it is necessary to set the germinated seedlings on the upper surface of the nursery 11, but in the case of this Example C, the nursery 11 having a dome-shaped downward recess 20 Then, the root 12 only grows through the slit 14 having a length of, for example, 10 mm, and is rapidly exited below the nursery 11.
On the other hand, in the case of the improved conventional example B, it takes time for the root 12 to grow through the slit 14 having a length of 30 mm corresponding to the thickness of the nursery 11, for example, and to come out below the nursery 11.
Referring to FIG. 8, the number of days that Example C can harvest 200 g per share can be shortened by about 2 days as compared with Conventional Example B.

この理由は、実施例Cの場合、
(i)渇水状態での根への酸素の供給や、満水状態での根の揺動という満水/渇水サイクルの効果が実施例Bの場合よりも速やかに得られる、ことに加えて、
(ii)ドーム型の凹部20の内部で根が揺動されることで刺激を受け、根の組織が活性化され根の発育が促進されることで、成長ホルモンの自己分泌がより早くなり、成長ホルモンの分泌による地上部(葉や茎)の急激な成長のスタートが早まることにある。
The reason for this is in the case of Example C.
(I) In addition to the fact that the effects of the full / dry cycle of supplying oxygen to the roots in a drought state and rocking the roots in a full state can be obtained more quickly than in the case of Example B.
(Ii) The roots are stimulated by swinging inside the dome-shaped recess 20, the root tissue is activated, and the root growth is promoted, so that the self-secretion of growth hormone becomes faster. The rapid start of growth of the above-ground parts (leaves and stems) due to the secretion of growth hormone is accelerated.

図8を詳細に見ると、実施例Cにおいては従来例Bにおけるよりも地上部(葉や茎)の急激な成長スタートが早くなっており、且つ成長曲線の傾きが大きくなっていることがわかる。これにより、ドーム型の凹部20を有する苗床11を使用することが、根12の成長の早くし、根12のその後の全体重量の増加に効果的であることが分かる。 Looking at FIG. 8 in detail, it can be seen that in Example C, the rapid growth start of the above-ground part (leaves and stems) is earlier than in Conventional Example B, and the slope of the growth curve is large. .. From this, it can be seen that the use of the nursery 11 having the dome-shaped recess 20 is effective in accelerating the growth of the root 12 and subsequently increasing the total weight of the root 12.

図9を参照すると、従来例Bと実施例Cにおいて根の成長がどれだけ違うかを比較した写真である。凹部20のある苗床11を使用することで、1週間の栽培期間では実施例Cの方が約20%だけ根の成長が良かった。この速い根の成長が速い地上部(葉や茎)の成長に寄与していると考えられる。 Referring to FIG. 9, it is a photograph comparing how much the root growth is different between the conventional example B and the example C. By using the nursery 11 having the recess 20, the root growth of Example C was better by about 20% in the cultivation period of one week. It is considered that this fast root growth contributes to the growth of the fast aboveground parts (leaves and stems).

[実施例D]
以上の従来例A、改良された従来例B、及び本願実施例Cを通じて、照明は蛍光灯を使用し、常時ON(明)し、光量としては5,500ルクス(lx)を使用した。
本実施例Dでは、上述のように実施例Cにおいては照明が常時ONであったのに対して、ON(明)/OFF(暗)サイクルを導入した。
室内環境は適切な量の二酸化炭素量、養液は適切な量の液体肥料が施されており、使用する苗床11の形状、渇水レベル30など、そのほかの条件は全て、実施例Cと同じである。
[Example D]
Through the above-mentioned conventional example A, improved conventional example B, and embodiment C of the present application, a fluorescent lamp was used for illumination, the lighting was always ON (bright), and the amount of light was 5,500 lux (lx).
In this Example D, as described above, in Example C, the lighting was always ON, whereas the ON (bright) / OFF (dark) cycle was introduced.
The indoor environment has an appropriate amount of carbon dioxide, the nutrient solution has an appropriate amount of liquid fertilizer, and all other conditions such as the shape of the nursery 11 to be used and the drought level 30 are the same as in Example C. be.

点灯時間のデューティは3:1で固定し、照明光源は同様に蛍光灯を使用したが、光量は検討の結果、若干増加して6,000ルクス(lx)とするのが最適であることが判明した。この光量でもONデューティを考慮すると、消費電力は実施例Cにおける消費電力よりも低減されている。 The duty of lighting time was fixed at 3: 1 and a fluorescent lamp was used as the illumination light source as well, but as a result of examination, it is optimal to increase the amount of light slightly to 6,000 lux (lp). found. Considering the ON duty even with this amount of light, the power consumption is lower than the power consumption in Example C.

ON時間+OFF時間全体の周期を24時間、即ち1日とした場合、常時ONの場合に比べ葉の成長への促進効果があることが判明した。例えば、コリアンレタスの播種後15日における苗高の平均値が、実施例Cによる場合、10cmであるのに対して、本実施例Dでは12.5cmであった。
その成長曲線の詳細を調べると、6日目から、即ち6サイクル目から、照明の点滅による成長促進の効果が現われることが分かった。即ち、ON時間とOFF時間のサイクルを与えることが葉の成長が促進されるスタートポイントには重要である、という知見を得た。
It was found that when the entire cycle of ON time + OFF time is 24 hours, that is, one day, there is an effect of promoting leaf growth as compared with the case of always ON. For example, the average value of the seedling height 15 days after sowing of Korean lettuce was 10 cm in the case of Example C, whereas it was 12.5 cm in this Example D.
Examination of the details of the growth curve revealed that the effect of promoting growth by blinking the lighting appeared from the 6th day, that is, from the 6th cycle. That is, it was found that giving a cycle of ON time and OFF time is important as a starting point for promoting leaf growth.

図8における実施例Dの成長曲線を参照すると、その効果は、栽培棚に移動後第6日目、即ち播種後第11日目以降に顕著になり、一株当たり200gを収穫できる日数は実施例Cのそれよりも少なくとも1日ほど前倒しされる。 With reference to the growth curve of Example D in FIG. 8, the effect becomes remarkable after the 6th day after moving to the cultivation shelf, that is, the 11th day after sowing, and the number of days when 200 g per plant can be harvested is carried out. It is at least one day ahead of that of Example C.

[実施例E]
次に短周期であっても明暗サイクルを与えることで成長を促進することができれば、より早い栽培日数から栽培促進効果が得られるのではと考え、他の条件を変えずに照射周期を1時間に短縮したところ、やはり6サイクル目、即ち、6時間目に重量の増加が大きくなっていた。この結果から、一定(6回)のサイクル数の点滅を与えるならば、周期に関係なく明暗サイクルの効果があり、短い周期で光を照射することで葉の成長が促進されるスタートポイントを短縮化できることがわかった。
図8における実施例Eの成長曲線を参照すると、その効果は、栽培棚に移動後第1日目から、即ち播種後第6日目以降から顕著になり、一株当たり200gを収穫できる日数で見て実施例Dのそれよりも少なくとも3日ほど前倒しされる。
[Example E]
Next, if the growth can be promoted by giving a light-dark cycle even if it is a short cycle, it is thought that the cultivation promotion effect can be obtained from an earlier cultivation day, and the irradiation cycle is set to 1 hour without changing other conditions. After shortening to, the increase in weight was also large at the 6th cycle, that is, at the 6th hour. From this result, if a constant (6 times) number of blinks is given, there is an effect of light-dark cycle regardless of the cycle, and the starting point where leaf growth is promoted by irradiating light with a short cycle is shortened. It turned out that it can be transformed.
With reference to the growth curve of Example E in FIG. 8, the effect becomes remarkable from the first day after moving to the cultivation shelf, that is, from the sixth day after sowing, and the number of days when 200 g per plant can be harvested. Seen, it is at least 3 days ahead of that of Example D.

図9を参照すると、図8における左下部分の詳細拡大図であって、常時ON(実施例C)の場合に比べて、ON+OFFの周期が1日の場合(D)、播種後第10日目、即ち栽培棚への移動後6日目(明暗サイクルが6サイクル)以降に重量増加が顕著になるのに対して、ON+OFFの周期が1時間の場合(E)、播種後第6日目、即ち栽培棚への移動後1日目(明暗サイクルは、6サイクルしか費やしていない)以降に早くも重量増加が顕著になることが分かる。 Referring to FIG. 9, it is a detailed enlarged view of the lower left portion in FIG. 8, and when the ON + OFF cycle is one day (D) as compared with the case of always ON (Example C), the tenth day after sowing. That is, the weight increase becomes remarkable after the 6th day after moving to the cultivation shelf (6 cycles of light and dark cycles), whereas when the ON + OFF cycle is 1 hour (E), the 6th day after sowing, That is, it can be seen that the weight increase becomes remarkable as early as the first day after moving to the cultivation shelf (only 6 cycles are spent in the light-dark cycle).

なお、より短い30分以下の周期の場合は、6サイクル目の重量増加は安定しなかったため、周期の最小値は30分になるが、1時間周期(ON時間45分、OFF時間が15分)が最も実際的且つ効果的な光の照射手段と考えられる。一方、1昼夜で6サイクルの効果を得るには、周期は4時間程度必要になり、その結果、周期の最大値は5時間になる。 In the case of a shorter cycle of 30 minutes or less, the weight increase in the 6th cycle was not stable, so the minimum value of the cycle is 30 minutes, but the 1-hour cycle (ON time 45 minutes, OFF time 15 minutes). ) Is considered to be the most practical and effective means of irradiating light. On the other hand, in order to obtain the effect of 6 cycles in one day and night, a cycle of about 4 hours is required, and as a result, the maximum value of the cycle is 5 hours.

本発明に係る水耕栽培装置は、小規模生産から、大規模生産まで全ての規模で生産が可能である。大規模生産は安定した生産を高効率で行うことができ、採算性が高く、好適であり、小規模生産は試験生産だけでなく、消費現地、レストラン、家庭、販売現場、での直接利用に好適である。また、大小規模を組み合わせにより、効率的な流通を確保しつつ劣化しやすい野菜その他の植物を,新鮮な状態でエンドユーザーに提供することができる。 The hydroponic cultivation apparatus according to the present invention can be produced on all scales from small-scale production to large-scale production. Large-scale production is highly efficient and suitable for stable production, and small-scale production is suitable not only for trial production but also for direct use at consumption sites, restaurants, homes, and sales sites. Suitable. In addition, by combining large and small scales, it is possible to provide end users with vegetables and other plants that are prone to deterioration while ensuring efficient distribution.

1 オーバーフロー管
2 サイフォン
3,3a,3b,3c,3d 栽培樋
5 栽培棚
10 芽
11 苗床
12 根
13 栽培ボード
14 スリット
20 凹部
30 渇水レベル(水位)
31 満水レベル(水位)
40 第1段(最上位段)の栽培樋の水位変化
41 第2段の栽培樋の水位変化
42 第3段の栽培樋の水位変化
43 第4段(最下位段)の栽培樋の水位変化
1 Overflow pipe 2 Siphon 3,3a, 3b, 3c, 3d Cultivation gutter 5 Cultivation shelf 10 Bud 11 Seedbed 12 Root 13 Cultivation board 14 Slit 20 Recess 30 Drought level (water level)
31 Full water level (water level)
40 Change in water level of the first stage (top level) cultivation gutter 41 Change in water level of the second stage cultivation gutter 42 Change in water level of the third stage cultivation gutter 43 Change in water level of the fourth stage (lowest stage) cultivation gutter

Claims (4)

下部にドーム型の形状の下向き凹型の窪みをもち、上部に上面から前記窪みの天井部に達するスリットをもつ苗床と、複数の前記苗床を収容する栽培ボードと、前記栽培ボードが上端部に載置される断面が上向き凹型の栽培樋と、からなる多段に重ねられた栽培棚と、
前記栽培桶の各々に設けられ、満水と渇水の状態を前記栽培樋の上段から下段に順番に推移させるサイフォン及びオーバーフロー管と、が備えられ、前記オーバーフロー管の上限レベルに到達後に満水レベルになると、前記サイフォンまたは前記オーバーフロー管により一つ下の栽培樋に養水を移動し、満水の周期が30分に設定されて満水と渇水の状態を繰り返し、前記サイフォンと前記オーバーフロー管の設定位置を変えることによって渇水レベルが根の成長に合わせて自動的に変更されることを特徴とする水耕栽培装置。
A nursery with a dome-shaped downward concave depression in the lower part and a slit in the upper part extending from the upper surface to the ceiling of the depression, a cultivation board accommodating a plurality of the nursery beds, and the cultivation board placed on the upper end. A cultivation gutter with a concave cross section facing upward, a multi-tiered cultivation shelf consisting of a cultivation rack, and a cultivation shelf.
Each of the cultivation tubs is provided with a siphon and an overflow pipe that change the state of fullness and drought in order from the upper stage to the lower stage of the cultivation gutter, and when the upper limit level of the overflow pipe is reached, the full water level is reached. , The siphon or the overflow pipe moves the nutrient water to the next lower cultivation gutter, the cycle of full water is set to 30 minutes, the state of full water and drought is repeated, and the setting position of the siphon and the overflow pipe is changed. A hydroponic cultivation device characterized in that the drought level is automatically changed according to the growth of roots .
前記各栽培棚は各棚の上方及び/又は側方に照明をもち、前記照明はON状態とOFF状態の間で制御可能であり、
前記照明のON時間とOFF時間の比が2:1乃至4:1であり、前記照明のON時間+OFF時間の和からなる周期が、最長24時間から最短30分の間に設定されることを特徴とする請求項1に記載の水耕栽培装置。
Each cultivation shelf has lighting above and / or to the side of each shelf, and the lighting can be controlled between the ON state and the OFF state.
The ratio of the ON time to the OFF time of the lighting is 2: 1 to 4: 1, and the cycle consisting of the sum of the ON time + the OFF time of the lighting is set from a maximum of 24 hours to a minimum of 30 minutes. The hydroponic cultivation apparatus according to claim 1.
下部にドーム型の形状の下向き凹型の窪みをもち、上部に上面から前記窪みの天井部に達するスリットをもつ苗床と、複数の前記苗床を収容する栽培ボードと、前記栽培ボードが上端部に載置され、断面が上向き凹型の栽培樋と、からなる栽培棚が多段に重ねられて構成され、前記栽培桶の各々には、満水と渇水の状態を前記栽培樋の上段から下段に順番に推移させるサイフォン及びオーバーフロー管が設けられ、前記各栽培棚の上方及び/又は側方には、ON状態とOFF状態が制御可能な照明装置が備えられた水耕栽培装置の水耕栽培方法であって、
前記オーバーフロー管の上限レベルに到達後に満水レベルになると、前記サイフォンまたは前記オーバーフロー管により一つ下の栽培樋に養水を移動し、満水の周期が30分に設定されて満水と渇水の状態を繰り返し、前記サイフォンと前記オーバーフロー管の設定位置を変えることによって渇水時の水位である渇水レベルが根の成長に合わせて自動的に変更され、
前記照明装置のON時間とOFF時間の比が2:1乃至4:1であり、前記照明装置のON時間OFF時間からなる周期は、最短30分から最長24時間に設定されて運転されることを特徴とする水耕栽培方法。
A nursery with a dome-shaped downward concave depression at the bottom and a slit at the top that reaches the ceiling of the depression, a cultivation board that accommodates a plurality of the nurseries, and the cultivation board placed on the upper end. It is composed of a cultivation gutter with a concave shape with an upward cross section and a cultivation shelf consisting of multiple stages. It is a hydroponic cultivation method of a hydroponic cultivation device in which a transition siphon and an overflow pipe are provided, and a lighting device capable of controlling an ON state and an OFF state is provided above and / or to the side of each cultivation shelf. hand,
When the full water level is reached after reaching the upper limit level of the overflow pipe, the nourishing water is moved to the cultivation gutter one level below by the siphon or the overflow pipe, and the full water cycle is set to 30 minutes to check the full and drought states. By repeatedly changing the setting positions of the siphon and the overflow pipe, the drought level, which is the water level at the time of drought, is automatically changed according to the growth of the roots.
The ratio of the ON time to the OFF time of the lighting device is 2: 1 to 4: 1, and the cycle consisting of the ON time and the OFF time of the lighting device is set to a minimum of 30 minutes to a maximum of 24 hours for operation. A hydroponic cultivation method characterized by.
前記照明のON時間とOFF時間の比を3:1とし、前記照明のON時間OFF時間の和からなる周期が1時間とするよう制御することを特徴とする請求項3に記載の水耕栽培装置の制御方法。
The hydroponics according to claim 3 , wherein the ratio of the ON time to the OFF time of the lighting is set to 3: 1 and the cycle consisting of the sum of the ON time and the OFF time of the lighting is controlled to be 1 hour. How to control the cultivation equipment.
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