JP7025045B2

JP7025045B2 - 栽培植物の養液栽培方法

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Publication number: JP7025045B2
Application number: JP2019564716A
Authority: JP
Inventors: 剛竹葉
Original assignee: 株式会社エコタイプ次世代植物工場
Priority date: 2018-01-15
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2039-01-09
Also published as: JPWO2019139031A1; WO2019139031A1

Description

本発明は、野菜や花卉等の栽培植物の養液栽培方法及びこれに用いられる養液栽培用培養液に関する。

マグネシウムは、タンパク質合成（リボソーム粒子の会合）、ＤＮＡ合成、ＲＮＡ合成、３００以上の酵素活性の調節、ＡＴＰの安定化に関与する元素であり、また、クロロフィルの構成元素である等、生命活動を支える必須の元素であることが知られている。

植物では、細胞が分裂する部位が茎頂分裂組織と根端分裂組織に局在しているため、高い細胞分裂の活性を維持するためには、それらの組織にマグネシウムが比較的高濃度で供給される必要がある。特に、細胞分裂に直接関わるＤＮＡポリメラーゼは、その触媒活性に比較的高濃度のマグネシウムイオンを必要とすることが判明している（参考として、Taq ＤＮＡポリメラーゼの触媒活性に必要なマグネシウムの至適濃度は４mM（＝９６ｐｐｍ））。従って、茎頂分裂組織および根端分裂組織へのマグネシウムの供給が不十分であれば、細胞の分裂速度は遅くなり、ひいては植物個体としての成長速度が小さくなる。逆に、上記組織にマグネシウムが十分に供給されれば、植物個体の成長速度は大きくなる。

マグネシウムは根から吸収される。根から吸収されたマグネシウムの多くは、茎頂分裂組織および根端分裂組織に直接運搬されるのではなく、まずは、蒸散流によって葉に移行し、その後、篩管流に乗って茎頂分裂組織および根端分裂組織に供給される。篩管流は溶質濃度の高い側から低い側へと流れるため、分裂組織（シンク側）で必要とされるマグネシウム濃度よりも、供給側である葉（ソース側）の方が高いマグネシウム濃度が必要となる。つまり、高い細胞分裂活性（ひいては速い成長速度）を維持するためには、シンク側とソース側のマグネシウム濃度の落差が必要となる。

野菜や花卉等の栽培植物の栽培方法の一つに養液栽培がある(例えば特許文献１）。養液栽培で用いられる培養液処方には、園芸試験場処方、山崎処方、大塚ハウスＡ処方などがあるが、これらの処方の成分組成はいずれも、栽培植物の生育に必須の三要素（窒素、リン酸、カリウム）を中心に、対象となる栽培植物の種類に応じた適宜の肥料成分を組み合わせて構成される。マグネシウムは、植物の成長に大きく寄与するという理由から、三要素に次いで培養液処方に多く含まれる肥料成分の一つである。

各処方の肥料成分の組成は、各肥料成分に関する栽培植物の分析結果や根からの吸収速度などを参考に、経験的に定められたものであり、通常の発育が確認される組成とされている。特に、必須の三要素である窒素、リン酸、カリウムは、古くから様々な種類の植物の肥料成分として用いられている。養液栽培の事業者の間には、従来の処方は経験的にベストな処方であり、それ以外の処方を試す余地はないという強い思い込みがあったため、従来の培養液処方が見直されることなく、使用され続けているのが実状である。

特開2003-174827号公報特開2017-221177号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、野菜や花卉等の栽培植物の成長の促進に有効な成分組成の養液栽培用培養液及びそれを用いた養液栽培方法を提供することである。

本発明は、野菜類の品質の向上、及び野菜類の生育期間（栽培期間）の短縮を目標に、野菜類の養液栽培において従来から用いられてきた培養液処方を見直した結果、見い出したものである。野菜類の品質を表す指標には様々なものが考えられるが、本発明者は、まずは、抗酸化成分増加、残留硝酸塩の低下を目標とした。また、生育期間を３０～５０％短縮することを目標とした。その結果、養液栽培用培養液に含まれるマグネシウムイオンが野菜類の成長を促進すること、さらには、野菜類の成長の時期によっては、培養液に含まれる硝酸イオンの存在がマグネシウムイオンによる成長促進作用を低下させることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る栽培植物の栽培方法の第１態様は、播種から収穫までの期間、植物体の生育に必要な肥料成分を含む培養液を用いて栽培する方法であって、
前記期間を、育苗装置にて播種から発芽まで栽培する期間である発芽期間、前記育苗装置にて発芽した苗を所定の大きさに成長するまで該育苗装置で栽培する期間である育苗期間、前記所定の大きさに成長した苗を前記育苗装置から生育装置に移植し、該生育装置にて収穫するまで栽培する期間である生育期間に分けたとき、
前記育苗期間において、マグネシウムイオンの濃度が２４ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの範囲にあり、硝酸性窒素の濃度が４～５０ｐｐｍにある育苗用培養液を用いることを特徴とする。

栽培植物とは、一般的には野菜類、花卉類、果樹類、飼料作物等をいうが、本発明においては、その性質上、野菜類、花卉類等の養液栽培が行われる栽培植物を指す。育苗装置は、培養液を用いて、栽培植物を種子から発芽させ、所定の大きさの苗まで成長させることができる装置であればどのようなものでも良い。また、生育装置は、育苗装置において所定の大きさまで成長した苗を、培養液を用いて、収穫可能な状態まで生育させることができる装置であればどのようなものでも良い。さらに、本発明に係る養液栽培方法は、固定培地耕、水耕、噴霧耕のいずれの養液栽培にも適用可能である。なお、本明細書では、「ｐｐｍ」は重量比の濃度を表す。

本発明において注目すべきは、育苗用培養液に含まれる硝酸性窒素の濃度を従来処方よりも低くしたことである。野菜類や花卉類の養液栽培に用いられる一般的な従来処方の養液栽培用培養液における、硝酸性窒素の濃度は６０～２４０ｐｐｍの範囲にあり、特に、果菜類、葉菜類、花卉類の養液栽培に広く使用されている大塚Ａ処方（ＯＡＴアグリオ株式会社）による培養液（ＥＣ＝１．８）の硝酸性窒素の濃度は１６１ｐｐｍであるところ、本発明に係る栽培植物の栽培方法では、育苗用培養液の硝酸性窒素の濃度は４～５０ｐｐｍと従来処方よりも低濃度の範囲にある。また、前記育苗用培養液のマグネシウムイオンの濃度は２４ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの範囲にある。野菜類や花卉類の養液栽培に用いられる一般的な従来処方の養液栽培用培養液におけるマグネシウムイオンの濃度は１０～４０ｐｐｍの範囲にあるから、本発明に係る栽培植物の栽培方法で用いられる育苗用培養液のマグネシウムイオンの濃度範囲の下限付近の値は、従来処方の濃度範囲に含まれる。

しかしながら、本発明では、育苗用培養液に含まれる硝酸性窒素の濃度が従来処方よりも低いため、マグネシウムイオンの濃度が従来処方と同程度であっても、従来処方よりも植物の成長を促進することができ、さらに、マグネシウムイオンの濃度が従来処方よりも高濃度であるときには、成長促進作用が増大する。
これは、培養液中に含まれる硝酸イオンを少なくすることで、分裂組織において細胞分裂が進んだことが理由であると考えられる。つまり、培養液中に硝酸イオンが多く含まれると、植物にとって優先順位の高い硝酸の吸収・還元に多くのエネルギーが消費され、細胞分裂に必要なエネルギーが不足する結果、分裂組織における細胞分裂が抑えられるため、植物に取り込まれたマグネシウムイオンによる細胞分裂の促進作用が発揮されない。しかし、分裂組織において細胞分裂が進むと、植物に取り込まれたマグネシウムイオンによって細胞分裂が速められ、その結果、成長が促進される。

なお、植物に取り込まれたマグネシウムイオンは茎頂分裂組織及び根端分裂組織に独立的に作用して地上部の成長及び根の伸長を促進する。このとき、地上部の成長促進作用を発揮するマグネシウムイオンの至適濃度と根の伸長促進作用を発揮するマグネシウムイオンの至適濃度が異なる。
従って、地上部の成長促進が望まれる栽培植物（例えば葉物野菜）、或いは根の成長が望まれる栽培植物（例えば根菜類）によって、前記育苗用培養液のマグネシウムイオンの濃度を調整すると良い。また、マグネシウムイオンの濃度だけでなく、硝酸性窒素の濃度についても、栽培植物の種類によって調整すると良い。

ところで、植物が大きく成長すると光合成が活発になるため、硝酸の吸収・還元にエネルギーが消費されても、細胞分裂に必要なエネルギーが不足することがない。しかも、窒素は、植物の葉の成長に必要な肥料成分であることから、生育期間で用いる培養液には十分な量の窒素が含まれることが望ましい。

そこで、本発明に係る栽培植物の養液栽培方法の第２態様は、播種から収穫までの期間、植物の生育に必要な肥料成分を含む培養液を用いて栽培する方法であって、
前記期間を、育苗装置にて播種から発芽まで栽培する期間である発芽期間、前記育苗装置にて発芽した苗を所定の大きさに成長するまで該育苗装置で栽培する期間である育苗期間、前記所定の大きさに成長した苗を前記育苗装置から生育装置に移植し、該生育装置にて収穫するまで栽培する期間である生育期間に分けたとき、
前記生育期間において、マグネシウムイオンの濃度が４８ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの範囲にあり、硝酸性窒素の濃度が１５０ｐｐｍ～２００ｐｐｍの範囲にある生育用培養液を用いることを特徴とする。
上述の硝酸性窒素の濃度範囲は、経験的に植物の生育効率が優れているとされている範囲（つまり従来処方の濃度範囲）である。一方、マグネシウムイオンの上記濃度範囲は、従来処方の濃度範囲よりも高濃度の範囲である。培養液中の硝酸性窒素及びマグネシウムイオンの濃度範囲を上記濃度範囲にすることにより、従来処方の培養液を用いたときよりも生育期間を短縮することができる。

なお、上述の育苗用培養液及び生育用培養液には、マグネシウムイオン及び硝酸性窒素以外に、育苗期間における栽培植物の生育に必要な元素が必要に応じて含まれる。例えば、上記育苗用培養液及び生育用培養液には窒素以外の肥料の三要素であるリン、カリウムが含まれていても良い。また、硝酸性窒素だけでなく、アンモニア性窒素が含まれていても良い。さらに、マグネシウム以外の金属元素（カルシウムやホウ素、鉄、亜鉛、マンガン、銅、セレン、ニッケル、モリブデン等）のイオンが含まれていても良い。

また、育苗用培養液は、育苗期間の全期間において用いても良いが、一部の期間にのみ用いても良い。同様に、生育用培養液は、生育期間の全期間において用いても良いが、一部の期間にのみ用いても良い。

また、栽培植物の根から吸収されたマグネシウムイオンは蒸散流によって葉まで運ばれるため、葉に含まれるマグネシウムの含有量の増加を期待できる。従って葉を食用とする葉物野菜であって、葉に含まれるマグネシウムの含有量の増加が望まれる植物を栽培する場合に、本発明に係る栽培方法は有効である。

葉に含まれるマグネシウムの含有量の増加が望まれる植物の例として、コマツナを含むアブラナ科の野菜類が挙げられる。コマツナは本来、マグネシウムの含有量が多いところ、本発明に係る養液栽培方法を用いることにより、マグネシウム含有量を一層多くすることができる。また、コマツナ以外にも、チマサンチュ、コスレタス、グリーンバタビア等、種々の葉物野菜を上述の栽培方法を用いて栽培することにより、葉に含まれるマグネシウムイオンの量を高めた葉物野菜を得ることができる。

また、本発明に係る栽培植物の養液栽培方法の第３態様は、播種から収穫までの期間、植物の生育に必要な肥料成分を含む培養液を用いて栽培する方法であって、
前記期間を、育苗装置にて播種から発芽まで栽培する期間である発芽期間、前記育苗装置にて発芽した苗を所定の大きさに成長するまで該育苗装置で栽培する期間である育苗期間、前記所定の大きさに成長した苗を前記育苗装置から生育装置に移植し、該生育装置にて、収穫時よりも所定時間前まで生育する期間である生育期間、該生育装置にて前記収穫時よりも所定時間前から該収穫時まで栽培する期間である収穫前期間に分けたとき、
前記育苗期間において、マグネシウムイオンの濃度が２４ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの範囲にあり、硝酸性窒素の濃度が４～５０ｐｐｍの範囲にある育苗用培養液を用い、
前記収穫前期間において、窒素を含有せず、カルシウムを含有する養液を用い、さらに波長が４９０ｎｍ以下の可視光を照射することを特徴とする。

また、本発明に係る栽培植物の養液栽培方法の第４態様は、播種から収穫までの期間、植物の生育に必要な肥料成分を含む培養液を用いて栽培する方法であって、
前記期間を、育苗装置にて播種から発芽まで栽培する期間である発芽期間、前記育苗装置にて発芽した苗を所定の大きさに成長するまで該育苗装置で栽培する期間である育苗期間、前記所定の大きさに成長した苗を前記育苗装置から生育装置に移植し、該生育装置にて、収穫時よりも所定時間前まで生育する期間である生育期間、該生育装置にて前記収穫時よりも所定時間前から該収穫時まで栽培する期間である収穫前期間に分けたとき、
前記生育期間において、マグネシウムイオンの濃度が４８ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの範囲にあり、硝酸性窒素の濃度が１５０ｐｐｍ～２００ｐｐｍの範囲にある生育用培養液を用い、
前記収穫前期間において、窒素を含有せず、カルシウムを含有する養液を用い、さらに波長が４９０ｎｍ以下の可視光を照射することを特徴とする。

第３及び第４態様の栽培方法においては、前記波長が４９０ｎｍ以下の可視光を含む光の強度が、１平方メートル当たり８０μｍｏｌ以上であることが好ましい。

第３及び第４態様の栽培方法における発芽期間、育苗期間、生育期間は、第１及び第２態様の栽培方法におけるそれらの期間と同じである。また、第３及び第４態様における収穫前期間は、１日間から５日間程度である。
第３及び第４態様の栽培方法は、収穫前期間を設けた点が、第１及び第２態様の栽培方法と異なる。詳しくは後述するように、収穫前期間における養液栽培は、収穫された栽培植物に含まれる抗酸化成分の含有量を増大させるために行われる。収穫前期間を設けたことにより、第３及び第４態様の栽培方法の栽培期間は、第１及び第２態様の栽培方法の栽培期間よりも長くなる。しかしながら、第３態様の栽培方法では育苗期間において上記育苗用培養液を用いたことにより、従来処方の培養液を用いて育苗期間の養液栽培を行った場合よりも生育期間が短縮される。また、第４態様の栽培方法では生育期間において上記生育用培養液を用いたことにより、従来処方の培養液を用いて生育期間の養液栽培を行った場合よりも生育期間が短縮される。第３態様及び第４態様のいずれの栽培方法においても、生育期間の短縮分により収穫前期間による延長分が相殺されるため、栽培期間全体としてみると、従来の栽培方法による栽培期間と同じか、もしくは従来の栽培方法による栽培期間よりも短縮することができる。

本発明の第１態様の栽培方法では、硝酸性窒素の濃度を、従来処方の養液栽培用培養液よりも低くし、且つマグネシウムイオンの濃度を、従来処方の養液栽培用培養液と同程度か、それよりも高くした育苗用培養液を用いて育苗期間の養液栽培を行ったことにより、マグネシウムイオンによる植物の地上部の成長及び根の伸長の促進作用を有効に発揮することができる。特に、培養液に含まれるマグネシウムイオンの濃度を従来処方の培養液に含まれるマグネシウムイオンの濃度よりも高くしたときは、マグネシウムを多く含む植物を作り出すことができる。

本発明の第２態様の栽培方法では、硝酸性窒素の濃度を、植物の生育効率が優れている濃度範囲とし、且つ、マグネシウムイオンの濃度を、従来処方の養液栽培用培養液よりも高くした生育用培養液を用いて生育期間の養液栽培を行ったことにより、従来処方の養液栽培用培養液を用いたときよりも育成期間を短縮することができる。しかも、マグネシウムイオンの濃度を高めることで植物の成長を促進したため、植物の成長促進に加えて、マグネシウムを多く含む植物を作り出すことができるという効果が得られる。

また、本発明の第３及び第４態様の栽培方法は、第１及び第２態様の栽培方法において、さらに、収穫前に、窒素を含有せず、カルシウムを含有する養液を用い、さらに波長が４９０ｎｍ以下の可視光を照射して養液栽培を行う期間（収穫前期間）を設けたものである。このような収穫前期間を設けたことにより、本発明の第３及び第４態様の栽培方法では、上述した第１及び第２態様の栽培方法によって得られる効果に加えて、グルタチオンに代表される抗酸化成分を多く含む植物を作り出すことができるという効果が得られる。

本発明の一実施例に係る養液栽培方法の栽培期間の説明図。実験１の結果を示すものであり、Ｍｇ濃度が１２ｐｐｍの培養液を用いて養液栽培した４種類の野菜（チマサンチュ、コマツナ、コスレタス、グリーンバタビア）の播種から２週間後の発育の様子を示す写真。実験１の結果を示すものであり、Ｍｇ濃度が２４ｐｐｍの培養液を用いて養液栽培した４種類の野菜（チマサンチュ、コマツナ、コスレタス、グリーンバタビア）の播種から２週間後の発育の様子を示す写真。実験１の結果を示すものであり、Ｍｇ濃度が３６ｐｐｍの培養液を用いて養液栽培した４種類の野菜（チマサンチュ、コマツナ、コスレタス、グリーンバタビア）の播種から２週間後の発育の様子を示す写真。実験１の結果を示すものであり、Ｍｇ濃度が４８ｐｐｍの培養液を用いて養液栽培した４種類の野菜（チマサンチュ、コマツナ、コスレタス、グリーンバタビア）の播種から２週間後の発育の様子を示す写真。実験１の結果を示すものであり、Ｍｇ濃度が９６ｐｐｍの培養液を用いて養液栽培した４種類の野菜（チマサンチュ、コマツナ、コスレタス、グリーンバタビア）の播種から２週間後の発育の様子を示す写真。実験１の結果を示すものであり、コマツナの地上部（ａ）と根（ｂ）の生重量と培養液中のマグネシウムイオン濃度との関係を示すグラフ。実験１の結果を示すものであり、Ｍｇ濃度と根及び地上部の発育促進効果の関係を示す図。実験２の結果を示すものであり、Ｍｇ濃度が４８ｐｐｍ、硝酸性Ｎ濃度が３．０５～７８．２ｐｐｍの培養液を用いて育苗装置で養液栽培したコマツナの成長の様子を示す写真（ａ）～（ｆ）。実験２の結果を示すものであり、Ｍｇ濃度が１２ｐｐｍ、硝酸性Ｎ濃度が４．６～１８４ｐｐｍの培養液を用いて育苗装置で養液栽培したコマツナの成長の様子を示す写真。実験２の結果を示すものであり、Ｍｇ濃度が２４ｐｐｍ、硝酸性Ｎ濃度が４．６～１８４ｐｐｍの培養液を用いて育苗装置で養液栽培したコマツナの成長の様子を示す写真。実験２の結果を示すものであり、Ｍｇ濃度が４８ｐｐｍ、硝酸性Ｎ濃度が４．６～１８４ｐｐｍの培養液を用いて育苗装置で養液栽培したコマツナの成長の様子を示す写真。実験２の結果を示すものであり、Ｎ^＋濃度と根の伸長促進効果の関係を示す図。実験３の結果を示すものであり、生育期間におけるチマサンチュの成長量を示すグラフ。実験４の結果を示すものであり、生育期間におけるチマサンチュの成長量を示すグラフ。実験５の結果を示すものであり、生育期間におけるチマサンチュの成長量を示すグラフ。実験６の結果を示すものであり、生育期間におけるチマサンチュの成長量を示すグラフ。実験７の結果を示すものであり、生育期間におけるコマツナの成長量を示すグラフ。実験８の結果を示すものであり、生育期間におけるコスレタスの成長量を示すグラフ。実験９の結果を示すものであり、生育期間におけるグリーンバタビアの成長量を示すグラフ。実験１０の結果を示すものであり、生育装置で３週間養液栽培した後、収穫した４種類の葉物野菜（チマサンチュ、コマツナ、コスレタス、グリーンバタビア）のＭｇ含有量とその増加倍数を示す図。実験１１の結果を示すものであり、生育期間におけるコマツナの成長量を示すグラフ。実験１２の結果を示すものであり、生育期間におけるグリーンウェーブの成長量を示すグラフ。実験１３の結果を示すものであり、実験区及び比較区のコマツナのＯＲＡＣ値と、抗酸化成分の含有量を示すグラフ。実験１３の結果を示すものであり、実験区及び比較区のグリーンバタビアのＯＲＡＣ値と、抗酸化成分の含有量を示すグラフ。通常の栽培方法で得られた野菜に含まれるグルタチオンの含有量。特許文献２に記載されている方法を用いてコマツナ、コマツナ紫、チマサンチュを養液栽培したときの、培養液中のＣａ量と収穫後のコマツナ、コマツナ紫、チマサンチュのＯＲＡＣ値との関係を示す図。

以下、本発明に係る栽培方法及び養液栽培用培養液について、野菜類を用いた実施例を参照しつつ説明するが、本発明は、野菜類、花卉などの養液栽培が可能な栽培植物全般に適用可能である。

実施例では、野菜類として葉物野菜であるチマサンチュ、コマツナ、コスレタス、グリーンバタビア、チンゲンサイ、リーフレタス、シュンギク、グリーンウェーブを用いた。チマサンチュ、コスレタス、グリーンバタビア、リーフレタス、シュンギク、グリーンウェーブはキク科の野菜であり、コマツナ、チンゲンサイはアブラナ科の野菜である。

（１）栽培装置
育苗装置：この装置は、培養液が貯留される容器本体と、その上に配置される複数の育苗ベースと、容器本体に接続された培養液の供給路及び排出路並びにポンプを備えて、供給路及び排出路によって容器本体内に対する培養液の供給や排出が行われる。各育苗ベースには播種用の穴を有し、その穴に１個ずつ種が収容される。育苗ベースはその下部が培養液内に浸漬しており、前記穴に入れられた種は培養液中に浸漬する。育苗装置は、野菜類の栽培期間のうち播種から発芽までの期間（発芽期間）及び発芽から所定の大きさに成長するまでの期間（育苗期間）、用いられる。

生育装置：この装置は、培養液が貯留される容器本体と、該容器本体の上に配置されるプラスチック製のパネルと、容器本体に接続された培養液の供給路及び排出路並びにポンプを備えている。育苗装置と同様、培養液の供給路及び排出路によって容器本体内に対する培養液の供給や排出が行われる。パネルは多数の孔を有し、各孔の上に上記育苗ベースが配置される。育苗ベースで成長した植物体の根は孔を通して培養液中に浸漬される。上述の育苗装置にて所定の大きさに成長した苗は生育装置に移植され、該生育装置にて収穫まで栽培される。つまり、生育装置は、野菜類の栽培期間のうち、所定の大きさに成長した苗を収穫するまで栽培する期間（生育期間）、用いられる。

（２）培養液の調製
本実施例では、培養液として、大塚アグリテクノＡ処方（以下「大塚Ａ処方」）を標準処方として、この大塚Ａ処方による培養液（以下「大塚Ａ処方培養液」という）、大塚Ａ処方培養液のマグネシウム（Ｍｇ）濃度を変更した培養液（以下「Ｍｇ調整Ａ処方培養液」という）、及び本発明者の独自の処方による培養液（以下「ＴＯ処方培養液」という）を用いた。以下の表１に大塚Ａ処方の窒素（Ｎ）濃度及びＭｇ濃度を示す。なお、表１中、ｐｐｍは、重量比率を示す。また、各処方による培養液に含まれるマグネシウムはイオン（Ｍｇ^２＋）として存在するが、本明細書では、便宜上、マグネシウム及びマグネシウムイオンの両方を「Ｍｇ」と表記することとする。

Ｍｇ調整Ａ処方培養液は、Ａ処方培養液に塩化マグネシウムを添加してＭｇ濃度を変更した。また、ＴＯ処方培養液は、以下に示す薬剤を用い、以下の手順で調製した。

（２－１）ストック養液の調製
２種類のストック養液を調製した。各ストック養液の成分組成は以下の通りである。
＜第１ストック養液＞
・ＫＮＯ_３５ｇ／Ｌ
・Ｋ_２ＳＯ_４５０ｇ／Ｌ
・リン酸カリウム３０ｇ／Ｌ
・ＥＤＴＡ－Ｆｅ(Ｎａ) ２０ｇ／Ｌ
・微量元素溶液１０mL/L
なお、微量元素溶液は、銅、亜鉛、マンガン等の肥料成分として一般的な元素を含有する。

＜第２ストック養液＞
・大塚ハウス２号Ｘｇ／Ｌ
・ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２ＯＹｇ／Ｌ（Ｘ＋Ｙ＝１４０ｇ／Ｌ）

（２－２）ＴＯ処方培養液の調製
ＸとＹの比率を異ならせた複数の第２ストック養液を調製し、該第２ストック養液と１種類の第１ストック養液を同量ずつ水に加えて、各ストック溶液を約１５０倍に希釈することにより、様々なＭｇ濃度の培養液を調製した。
例えば、以下の表２に示すように、大塚ハウス２号を１００ｇ／Ｌ、８０ｇ／Ｌ、６０ｇ／Ｌ、ＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏを４０ｇ／Ｌ、６０ｇ／Ｌ、８０ｇ／Ｌ含有する３種類の第２ストック養液（第２－１～第２－３養液とする）を調製する。そして、約９Ｌの水に、第１ストック養液及び第２ストック養液をそれぞれ６７mLずつ加えた後、全量が１０Ｌとなるように水を追加する。この結果、第１ストック養液と第２－１～第２－３ストック養液を用いて調製された培養液中のＭｇ濃度は、それぞれ、３１．９ｐｐｍ、４７．８ｐｐｍ、６３．７ｐｐｍとなり、硝酸性Ｎ濃度は、いずれも４．６ｐｐｍとなる。

一方、ＴＯ処方培養液中の硝酸性Ｎ濃度は、上述した方法でＭｇ濃度を調整する際に、ＫＮＯ_３を適量追加することにより調整するか、もしくは、第１ストック養液中のＫＮＯ_３濃度を調整することにより行った。

なお、本実施例では、大塚ハウス２号とＭｇＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏの比率を変更した複数種の第２ストック養液を作製し、これらと１種類の第１ストック養液を水で１５０倍に希釈することにより、種々のＭｇ濃度の培養液を作製した。第１ストック養液を１種類にした理由は、マグネシウムによる野菜類の促進効果に対する第１ストック養液に含まれる成分組成の影響を抑えるためであるが、上述した以外の方法で培養液を調製しても良い。例えば、それぞれ１種類の第１ストック養液及び第２ストック養液を調製し、第１ストック養液と第２ストック養液を同量ずつ水で希釈する場合の希釈倍率を異ならせる方法、それぞれ１種類の第１ストック養液及び第２ストック養液を調製し、培養液中に含まれる第１ストック養液の量と第２ストック養液の量を異ならせる（つまり、第１ストック養液と第２ストック養液の希釈倍率を異ならせる）ことにより、Ｍｇの濃度や硝酸性Ｎの濃度が異なる培養液を調製する方法、等が挙げられる。

（３）栽培期間
図１に示すように、栽培期間を、播種から発芽までの期間（発芽期間）、発芽から移植までの期間（育苗期間）、移植から収穫までの期間（生育期間）に分けた。例えばコマツナを従来の一般的な成分組成の培養液で養液栽培した場合、発芽期間は約３～５日間、育苗期間は約９～１０日間、生育期間は４週間程度であり、播種から収穫までは約６週間である。ただし、複数の種子を育苗装置に播種した場合、全ての種子が一斉に発芽するわけではない。

そこで、以下の実験では、栽培日数を揃えるため、播種から４日目までを発芽期間とし、播種後４日目から１４日目までを育苗期間とした。そして、播種後１４日目に育苗装置で成長した植物体を該育苗装置から生育装置に移植し、その後３週間ないし４週間、生育装置で養液栽培した。つまり、播種後１４日目からの３～４週間が生育期間となる。また、実験１３では、生育期間の後、さらに３日間、所定の収穫前処理養液を用いて養液栽培を行った（収穫前期間）。収穫前処理溶液については後述する。発芽期間では、発芽種子に対する培養液の成分組成の影響を揃えるため、水を用い、育苗期間及び生育期間ではＴＯ処方培養液、Ａ処方培養液、又はＭｇ調整Ａ処方培養液を用いた。

＜実験１＞
（１）条件
上述した育苗装置及び生育装置を用いて、上述した栽培期間（発芽期間、育苗期間及び生育期間）にわたり、４種類の野菜（チマサンチュ、コマツナ、コスレタス、グリーンバタビア）の養液栽培を行った。
育苗期間の培養液として、Ｍｇ濃度が１２ｐｐｍ、２４、３６、４８、９６ｐｐｍ、１２０ｐｐｍのＴＯ処方培養液を用い、生育期間の培養液としてＡ処方培養液（EC=1.8）を用いた。ＴＯ処方培養液の硝酸性Ｎ濃度は４．６ｐｐｍ、Ａ処方培養液の硝酸性Ｎ濃度は１６１ｐｐｍである。
なお、栽培期間の全てにおいて、蛍光灯照明による明期１２時間－暗期１２時間の条件で栽培した。

（２）結果
図２Ａ～図２Ｅは、育苗期間においてＭｇ濃度が１２ｐｐｍ～９６ｐｐｍのＴＯ処方培養液を用いて養液栽培を行った４種類の野菜の、播種から２週間経過した時点における発育の様子を示す写真である。図２Ａ～図２Ｅから明らかなように、Ｍｇ濃度が１２ｐｐｍのＴＯ処方培養液を用いた場合より、Ｍｇ濃度が２４～９６ｐｐｍのＴＯ処方培養液を用いた場合の方が地上部及び根の両方の発育が良かった。

図３（ａ）、（ｂ）は、生育期間を経て収穫したコマツナ（つまり、生育装置に移植した後、３週間目に収穫したコマツナ）の地上部と根の生重量と、育苗期間に用いたＴＯ処方培養液中のＭｇ濃度との関係を示している。図３（ａ）、（ｂ）のグラフにおいて横軸はＭｇ濃度（ｐｐｍ）を、縦軸は地上部又は根の移植後３週間目の生重量（ｇ）を表している。グラフ上の各点は３個体の平均値である。

図４は、図３（ａ）、（ｂ）の結果から求めた、Ｍｇ濃度と根及び地上部の発育促進効果の関係を示す。図４では、Ｍｇ濃度が１２ｐｐｍのＴＯ処方培養液を用いたときの発育量を基準とし、これに対する相対的促進度を「＋」の数で表した。

実験１では、育苗期間（発芽から移植まで）においてＴＯ処方培養液を用い、生育期間においてＡ処方培養液（Ｍｇ濃度＝２４ｐｐｍ）を用いた。つまり、生育装置に移植後の３週間は全ての野菜をＭｇ濃度が同じ培養液で養液栽培しているにもかかわらず、育苗期間に用いた培養液のＭｇ濃度の違いによって地上部及び根の発育量が異なる結果となった。このことから、育苗期間において根から取り込まれたＭｇ（マグネシウムイオン）は、移植後の植物体の成長・発育にも関与していることが推測された。

また、地上部については、Ｍｇ濃度が１２～７２ｐｐｍの範囲においてＭｇ濃度の増加に伴い生重量が増加し、７２～１２０ｐｐｍの範囲においてＭｇ濃度の増加に伴い生重量が減少した。また、根についてはＭｇ濃度が１２～４８ｐｐｍの範囲においてＭｇ濃度の増加に伴い生重量が増加し、４８～１２０ｐｐｍの範囲においてＭｇ濃度の増加に伴い生重量が減少した。つまり、発育促進効果を示す至適Ｍｇ濃度は根と地上部とで異なることが分かった。このことは、地上部に対するマグネシウムイオンの成長促進作用が根に及ぶのではなく、また、その逆でもないこと、言い換えると、地上部の分裂組織及び根の分裂組織のそれぞれにマグネシウムイオンが作用して成長が促進されることを意味すると思われた。

従って、根の成長が地上部の成長に優先する時期、あるいはその逆の時期に応じて、培養液のＭｇ濃度を適切な値に設定することにより、野菜の発育速度を調整することが可能であり、播種から収穫までの期間を短縮することができることが推測された。

＜実験２＞
（１）条件
上述した育苗装置を用いて、発芽期間及び育苗期間、コマツナを養液栽培した。育苗期間では、Ｍｇ濃度を１２ｐｐｍ、２４ｐｐｍ、４８ｐｐｍに調整するとともに、硝酸性Ｎ濃度を３．０５ｐｐｍ（ＫＮＯ_３＝３．８ｇ／Ｌ）、４．６ｐｐｍ（ＫＮＯ_３＝５ｇ／Ｌ）、１３．８ｐｐｍ（ＫＮＯ_３＝１５ｇ／Ｌ）、２３ｐｐｍ（ＫＮＯ_３＝２５ｇ／Ｌ）、４１．４ｐｐｍ（ＫＮＯ_３＝４５ｇ／Ｌ）、７８．２ｐｐｍ（ＫＮＯ_３＝８５ｇ／Ｌ）、１８４ｐｐｍ（ＫＮＯ_３＝２００ｇ／Ｌ）に調整したＴＯ処方培養液を用いた。
なお、発芽期間及び育苗期間では、蛍光灯照明による明期１２時間－暗期１２時間の条件で栽培した。

（２）結果
図５は、Ｍｇ濃度が４８ｐｐｍであり、且つ硝酸性Ｎ濃度が３．０５ｐｐｍ、４．６ｐｐｍ、１３．８ｐｐｍ、２３ｐｐｍ、４１．４ｐｐｍ、７８．２ｐｐｍである６種類の培養液を用いたときの、種子の播種から２週間経過後のコマツナの成長の様子を示す写真である。これらの写真に示すように、地上部の成長量については、硝酸性Ｎ濃度が３．０５ｐｐｍ、４１．４ｐｐｍ、７８．２ｐｐｍのときに大きく、硝酸性Ｎ濃度が４．６～２３ｐｐｍのときに小さかった。一方、根の伸長量については、硝酸性Ｎ濃度が４．６ｐｐｍ～２３ｐｐｍのとき（図５の（ｂ）～（ｄ））に大きく、硝酸性Ｎ濃度が３．０５ｐｐｍ、４１．４ｐｐｍ、７８．２ｐｐｍのとき（図５の（ａ）、（ｅ）、（ｆ））に小さかった。

図６Ａ～図６Ｃは、Ｍｇ濃度が１２ｐｐｍ、２４ｐｐｍ、４８ｐｐｍであり、且つそれぞれのＭｇ濃度について硝酸性Ｎ濃度が４．６ｐｐｍ（５ｇ／Ｌ）、１３．８ｐｐｍ（１５ｇ／Ｌ）、２３ｐｐｍ（２５ｇ／Ｌ）、４１．４ｐｐｍ（４５ｇ／Ｌ）、７８．２ｐｐｍ（８５ｇ／Ｌ）、１８４ｐｐｍ（２００ｇ／Ｌ）である１８種類の培養液を用いたときの、種子の播種から２週間経過後のコマツナの成長の様子を示す写真である。

これらの写真から分かるように、Ｍｇ濃度に着目すると、低濃度（１２ｐｐｍ、２４ｐｐｍ）のときに比べて、高濃度（４８ｐｐｍ）のときの方が、全体的に地上部及び根の両方の成長量が大きくなる傾向がみられた。一方、硝酸性Ｎ濃度に着目すると、根の伸長量は、硝酸性Ｎ濃度が低いとき（４．６ｐｐｍ、１３．８ｐｐｍ）の方が、高いとき（２３ｐｐｍ～１８４ｐｐｍ）よりも大きくなる傾向がみられ、逆に、地上部の成長量は、硝酸性Ｎ濃度が低いとき（４．６ｐｐｍ、１３．８ｐｐｍ）の方が、高いとき（２３ｐｐｍ～１８４ｐｐｍ）よりも小さくなる傾向がみられた。

図７は、図５及び図６Ｃから求められた、硝酸性Ｎ濃度と根の伸長量との関係を示している。図７では、硝酸性Ｎ濃度が１８４ｐｐｍのときの根の伸長量を基準とし、これに対する相対的伸長量を「＋」の数で表した。図５～図７より、Ｍｇ濃度が同じであっても、硝酸性Ｎ濃度によって地上部及び根における成長量が異なることが分かった。特に、硝酸性Ｎ濃度が４１．４ｐｐｍ～１８４ｐｐｍという高濃度のときのコマツナの成長量が小さかったことから、種子の播種から２週間という初期の成長においては、高濃度の窒素（あるいは硝酸イオン）は不要であることが推測された。

その理由として、（１）培養液中に硝酸イオンが多く含まれると、植物にとって優先順位の高い硝酸還元にエネルギーが消費され、細胞分裂に必要なエネルギーが不足した結果、細胞分裂が抑制されること、（２）窒素が十分量存在するときは根を伸長させない機構が存在すること、が考えられるが、詳細は不明である。

＜実験３＞
（１）条件
上述した育苗装置及び生育装置を用いて、上述した栽培期間（発芽期間、育苗期間及び生育期間）にわたり、チマサンチュの養液栽培を行った。
実験区（＋Ｍｇ区）では、育苗期間にＭｇ濃度を４８ｐｐｍに調整したＴＯ処方培養液を用いた。一方、比較区（Cont区）では、Ｍｇ濃度を１２ｐｐｍに調整したＴＯ処方培養液を用いた。実験区及び比較区のいずれにおいても培養液中の硝酸性Ｎ濃度は４．６ｐｐｍである。
また、実験区及び比較区のいずれにおいても、生育期間はＭｇ濃度を２４ｐｐｍに調整したＭｇ調整Ａ処方培養液（ＥＣ＝１．８、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。なお、栽培期間の全てにおいて、蛍光灯照明による明期１２時間－暗期１２時間の条件で栽培した。

（２）結果
図８に、生育装置に移植した後の経過時間（週）と、チマサンチュの成長量との関係を示す。図８から明らかなように、実験区は比較区よりも移植後の成長及び発育が早く、実験区では移植後２．５週間目ほどで収穫ラインを超えたのに対して、比較区では移植後３．５週間を経過した時点で収穫ラインを超えた。以上の結果から、育苗期間における培養液中のＭｇ濃度を増加させることにより、生育装置に移植してから収穫までの期間を短縮できることが分かった。

＜実験４＞
（１）条件
上述した育苗装置及び生育装置を用いて、上述した栽培期間（発芽期間、育苗期間及び生育期間）にわたり、チマサンチュの養液栽培を行った。
第１実験区（＋Ｍｇ区）では、育苗期間にＭｇ濃度が４８ｐｐｍのＴＯ処方培養液を用い、生育期間にＡ処方培養液（ＥＣ＝１．８、Ｍｇ濃度＝２４ｐｐｍ）を用いた。
第２実験区（＋＋Ｍｇ区）では、育苗期間にＭｇ濃度が４８ｐｐｍのＴＯ処方培養液を用い、生育期間にＭｇ濃度を４８ｐｐｍにしたＭｇ調整Ａ処方培養液（ＥＣ＝１．８）を用いた。
比較区（Cont区）では、育苗期間にＭｇ濃度が１２ｐｐｍのＴＯ処方培養液を用い、生育期間にＡ処方培養液（ＥＣ＝１．８、Ｍｇ濃度＝２４ｐｐｍ）を用いた。
また、第１実験区及び比較区では、栽培期間の全てにおいて、蛍光灯照明による明期１２時間－暗期１２時間の条件で栽培し、第２実験区では、栽培期間の全てにおいてＬＥＤ（レイトロン株式会社製）照明による明期１２時間－暗期１２時間の条件で栽培した。

（２）結果
図９に、生育装置に移植した後の経過時間（週）と、チマサンチュの成長量との関係を示す。図９から明らかなように、第１及び第２実験区は比較区よりも移植後の成長及び発育が早かった。また、第１実験区よりも第２実験区の方が、移植後の成長及び発育が早く、第２実験区では移植後２週間目ほどで収穫ラインを超えたのに対して、第１実験区では移植後２．５週間を経過した時点で収穫ラインを超えた。以上の結果から、育苗期間において培養液中のＭｇ濃度を増加させることにより、チマサンチュの収穫時期を早めることができることが分かった。また、育苗期間及び生育期間の両方において培養液中のＭｇ濃度を高めることにより、チマサンチュの収穫時期をさらに早めることができ、特にこの場合は、生育装置に苗を移植した後の、収穫までの栽培期間を半減できることが分かった。

＜実験５＞
上述した育苗装置及び生育装置を用いて、上述した栽培期間（発芽期間、育苗期間及び生育期間）にわたり、チマサンチュの養液栽培を行った。
実験区（＋＋Ｍｇ区）では、育苗期間にＭｇ濃度が４８ｐｐｍのＴＯ処方培養液（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）を用いた。また、生育期間は、Ｍｇ濃度を４８ｐｐｍにしたＭｇ調整Ａ処方培養液（ＥＣ＝１．８、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
比較区（Cont区）では、Ｍｇ濃度が１２ｐｐｍのＴＯ処方培養液を用いた。また、生育期間は、Ａ処方培養液（ＥＣ＝１．８、Ｍｇ濃度＝２４ｐｐｍ、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
また、実験区及び比較区のいずれにおいても、栽培期間の全てにおいて、ＬＥＤ（株式会社フィリップス・ジャパン製）照明による明期１２時間－暗期１２時間の条件で栽培した。

（２）結果
図１０に、生育装置に移植した後の経過時間（週）と、チマサンチュの成長量との関係を示す。図１０から明らかなように、実験区は比較区よりも移植後の成長及び発育が早く、実験区では移植後２週間目ほどで収穫ラインを超えたのに対して、比較区では移植後３．５週間を経過した時点で収穫ラインを超えた。

＜実験６＞
（１）条件
上述した育苗装置及び生育装置を用いて、上述した栽培期間（発芽期間、育苗期間及び生育期間）にわたり、チマサンチュの養液栽培を行った。
第１実験区（＋Ｍｇ区）では、育苗期間にＭｇ濃度が４８ｐｐｍのＴＯ処方培養液（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）を用い、生育期間にＡ処方培養液（ＥＣ＝１．８、Ｍｇ濃度＝２４ｐｐｍ、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
第２実験区（＋＋Ｍｇ区）では、育苗期間にＭｇ濃度が４８ｐｐｍのＴＯ処方培養液（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）を用い、生育期間（移植後）にＭｇ濃度を４８ｐｐｍに調整したＭｇ調整Ａ処方培養液（ＥＣ＝１．８、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
比較区（Cont区）では、育苗期間にＭｇ濃度が１２ｐｐｍのＴＯ処方培養液（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）を用い、生育期間にＡ処方培養液（ＥＣ＝１．８、Ｍｇ濃度＝２４ｐｐｍ、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
また、第１実験区、第２実験区、及び比較区では、栽培期間の全てにおいて、蛍光灯照明による明期１２時間－暗期１２時間の条件で栽培した。

（２）結果
図１１に、生育装置に移植した後の経過時間（週）と、チマサンチュの成長量との関係を示す。図１１から明らかなように、第１及び第２実験区は比較区よりも移植後の成長及び発育が早かった。一方、第１実験区と第２実験区とでは、第２実験区の方が移植後の成長及び発育がやや早かったものの、その差はわずかであり、いずれも、移植後、２．５週目ほどで収穫ラインを超えた。これに対して比較区では、移植後３．６週間目ほどで収穫ラインを超えた。

また、実験４～６の結果から、照明器具によっても生育装置に移植してからの成長量が異なることが分かった。具体的には、実験４～６の＋＋Ｍｇ区はいずれも育苗期間、及び生育期間にＭｇ濃度が４８ｐｐｍの培養液を用いているが、照明器具として蛍光灯を用いた場合（実験６、図１１）よりもＬＥＤを用いた場合（実験４、図９、実験５、図１０）の方が成長量が大きく、また、レイトロン株式会社製のＬＥＤを用いた場合（実験４、図９）よりも株式会社フィリップス・ジャパン製のＬＥＤを用いた場合（実験５、図１０）の方が成長量が大きかった。

＜実験７＞
（１）条件
上述した育苗装置及び生育装置を用いて、上述した栽培期間（発芽期間、育苗期間及び生育期間）にわたり、コマツナの養液栽培を行った。
実験区（＋＋Ｍｇ区）では、育苗期間にＭｇ濃度が４８ｐｐｍのＴＯ処方培養液を用い（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）、生育期間（移植後）にＭｇ濃度を４８ｐｐｍとしたＭｇ調整Ａ処方培養液（ＥＣ＝１．８、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
比較区（Cont区）では、育苗期間にＭｇ濃度が１２ｐｐｍのＴＯ処方培養液（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）を用い、生育期間にＡ処方培養液（ＥＣ＝１．８、Ｍｇ濃度＝２４ｐｐｍ、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
実験区及び比較区では、栽培期間の全てにおいて、蛍光灯照明による明期１２時間－暗期１２時間の条件で栽培した。

（２）結果
図１２に、生育装置に移植した後の経過時間（週）と、コマツナの成長量との関係を示す。図１１から明らかなように、実験区では比較区よりも移植後の成長及び発育が早く、実験区では移植後２．７週間目ほどで収穫ラインを超えたのに対して、比較区では移植後３．５週間を経過した時点で収穫ラインを超えた。以上の結果から、育苗期間及び生育期間の両方においてＭｇ濃度の高い培養液を用いることにより、コマツナの収穫時期を早めることができることが分かった。

＜実験８＞
（１）条件
上述した育苗装置及び生育装置を用いて、上述した栽培期間（発芽期間、育苗期間及び生育期間）にわたり、コスレタスの養液栽培を行った。
実験区（＋＋Ｍｇ区）では、育苗期間にＭｇ濃度が４８ｐｐｍのＴＯ処方培養液（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）を用い、生育期間（移植後）にＭｇ濃度を４８ｐｐｍとしたＭｇ調整Ａ処方培養液（ＥＣ＝１．８、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
比較区（Cont区）では、育苗期間にＭｇ濃度が１２ｐｐｍのＴＯ処方培養液（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）を用い、生育期間にＡ処方培養液（ＥＣ＝１．８、Ｍｇ濃度＝２４ｐｐｍ、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
実験区及び比較区では、栽培期間の全てにおいて、蛍光灯照明による明期１２時間－暗期１２時間の条件で栽培した。

（２）結果
図１３に、生育装置に移植した後の経過時間（週）と、コスレタスの成長量との関係を示す。図１３から明らかなように、実験区では比較区よりも移植後の成長及び発育が早く、実験区では移植後３．２週目ほどで収穫ラインを超えたのに対して、比較区では移植後４週目で収穫ラインを超えた。以上の結果から、育苗期間及び生育期間の両方において培養液中のＭｇ濃度を増加させることにより、コスレタスの収穫時期を早めることができることが分かった。

＜実験９＞
（１）条件
上述した育苗装置及び生育装置を用いて、上述した栽培期間（発芽期間、育苗期間及び生育期間）にわたり、グリーンバタビアの養液栽培を行った。
実験区（＋＋Ｍｇ区）では、育苗期間にＭｇ濃度が４８ｐｐｍのＴＯ処方培養液（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）を用い、生育期間（移植後）にＭｇ濃度を４８ｐｐｍとしたＭｇ調整Ａ処方培養液（ＥＣ＝１．８、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
比較区（Cont区）では、育苗期間にＭｇ濃度が１２ｐｐｍのＴＯ処方培養液（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）を用い、生育期間にＡ処方培養液（ＥＣ＝１．８、Ｍｇ濃度＝２４ｐｐｍ、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
実験区及び比較区では、栽培期間の全てにおいて、蛍光灯照明による明期１２時間－暗期１２時間の条件で栽培した。

（２）結果
図１４に、生育装置に移植した後の経過時間（週）と、グリーンバタビアの成長量との関係を示す。図１４から明らかなように、実験区では比較区よりも移植後の成長及び発育が早く、実験区では移植後３．７週目ほどで収穫ラインを超えたのに対して、比較区では移植後４週間を経過した時点でも収穫ラインを超えなかった。以上の結果から、育苗期間及び生育期間の両方において培養液中のＭｇ濃度を増加させることにより、グリーンバタビアの収穫時期を早めることができることが分かった。

実験１～９の結果から、程度の差はあるものの、種々の葉物野菜の養液栽培において従来、一般的に用いられてきたＡ処方培養液のＭｇ濃度及び硝酸性Ｎ濃度と比べて、育苗期間に用いる培養液のＭｇ濃度を高く、且つ、硝酸性Ｎ濃度が低くすることにより、生育装置に移植した後の成長量を高めることができることが確認された。さらに、育苗期間において上述した高Ｍｇ濃度・低硝酸性Ｎ濃度の培養液を用いた場合であって、生育期間において用いる培養液のＭｇ濃度を高くし、且つ、硝酸性Ｎ濃度はＡ処方培養液と同程度もしくはそれ以上にすることにより、生育装置に移植した後の成長量を高めることができることが確認された。ここでは、チマサンチュ、コマツナ、コスレタス、グリーンバタビアを用いて実験を行ったが、これら以外の葉物野菜においても同様の効果が期待できることが推測された。

＜実験１０＞
（１）条件
上述した育苗装置及び生育装置を用いて、上述した栽培期間（発芽期間、育苗期間及び生育期間）にわたり、チマサンチュ、コマツナ、コスレタス、グリーンバタビアの養液栽培を行った。
いずれの葉物野菜も、育苗期間にはＭｇ濃度を４８ｐｐｍにしたＴＯ処方培養液（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）を用い、生育期間にはＭｇ濃度を４８ｐｐｍにしたＭｇ調整Ａ処方培養液（ＥＣ＝１．８、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。

（２）結果
図１５は、生育装置に移植してから３週間目に４種類の葉物野菜を収穫し、各葉物野菜に含まれるＭｇの量（mg/100g生重量）をＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分析装置で測定した結果を示す。図１５には、日本食品標準成分表（２０１５年）に掲載されている各野菜のＭｇの量、及び、日本食品標準成分表に掲載されているＭｇの量に対する本実験で収穫された各葉物野菜のＭｇの量の比率（増加倍数）を示している。図１５から分かるように、全ての葉物野菜においてＭｇの含有量の増加が確認された。

＜実験１１＞
（１）条件
上述した育苗装置及び生育装置を用いて、上述した栽培期間（発芽期間、育苗期間及び生育期間）にわたり、コマツナの養液栽培を行った。
この実験では、育苗期間にＭｇ濃度が４８ｐｐｍのＴＯ処方培養液を用い、生育期間にＭｇ濃度を２４－１２０ｐｐｍとしたＭｇ調整Ａ処方培養液（ＥＣ＝１．８、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
実験では、栽培期間の全てにおいて、蛍光灯照明による明期１２時間－暗期１２時間の条件で栽培した。

（２）結果
図１６は、生育期間を経て収穫したコマツナ（つまり、生育装置に移植した後、３週間目に収穫したコマツナ）の成長量（生重量（g fw／3W）と、生育期間に用いた培養液中のＭｇ濃度との関係を示している。グラフ上の各点は３個体の平均値である。図１６から分かるように、生育期間に用いられる培養液中のＭｇ濃度が２４ｐｐｍ～７２ｐｐｍの範囲ではＭｇ濃度の増加に伴い成長量が増加したが、７２ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの範囲ではＭｇ濃度の増加に伴い成長量が低下した。

上述したように、従来処方の培養液中のＭｇ濃度は１０～４０ｐｐｍ、硝酸性Ｎ濃度は６０～２４０ｐｐｍであることから、少なくとも図１６において、Ｍｇ濃度が４０ｐｐｍのときの成長量よりも多ければ、従来処方よりも成長が促進されたと考えられる。つまり、生育期間においては、Ｍｇ濃度が４８ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの培養液を用いることにより、従来よりもコマツナの成長を早めることができることが推測された。

また、コマツナの収穫ライン（収穫に適した生重量）は約８０ｇであるところ、本実験において３週間目の生重量が収穫ラインを超えるＭｇ濃度は４８ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの範囲であった。このことより、生育期間においてＭｇ濃度が４８ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの培養液を用いれば、通常は４週間の収穫期間を３週間もしくはそれよりも短い期間に短縮することができることが分かる。

＜実験１２＞
（１）条件
上述した育苗装置及び生育装置を用いて、上述した栽培期間（発芽期間、育苗期間及び生育期間）にわたり、リーフレタス（キク科）の一種であるグリーンウェーブの養液栽培を行った。
実験区（＋＋Ｍｇ区）では、育苗期間にＭｇ濃度が４８ｐｐｍのＴＯ処方培養液（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）を用い、生育期間にＭｇ濃度を７２ｐｐｍに調整したＭｇ調整Ａ処方培養液（ＥＣ＝１．８、硝酸性Ｎ濃度＝１６１ｐｐｍ）を用いた。
比較区（Cont区）では、育苗期間にＭｇ濃度が１２ｐｐｍのＴＯ処方培養液（硝酸性Ｎ濃度＝４．６ｐｐｍ）を用い、生育期間にＭｇ濃度が２４ｐｐｍのＡ処方培養液（ＥＣ＝１．８）を用いた。
実験区及び比較区では、栽培期間の全てにおいて、ＬＥＤ（レイトロン株式会社製）照明による明期１２時間－暗期１２時間の条件で栽培した。

（２）結果
図１７に、生育装置に移植した後の経過時間（週）と、グリーンウェーブの成長量との関係を示す。図１７から明らかなように、実験区は比較区よりも移植後の成長及び発育が早く、実験区では移植後２．３週間目ほどで収穫ラインを超えたのに対して、第１実験区では移植後３．７週間を経過した時点で収穫ラインを超えた。以上の結果から、育苗期間及び生育期間の両方において培養液中のＭｇ濃度を増加させることにより、グリーンウェーブの収穫時期を早めることができることが分かった。

＜実験１３＞
（１）条件
上述した育苗装置及び生育装置を用いて、発芽期間、育苗期間、生育期間、及び収穫前期間（３日間）にわたり、コマツナ及びグリーンバタビアの養液栽培を行った。
この実験では、上述した実験７の実験区（＋＋Ｍｇ区）と同じ条件で、発芽期間、育苗期間及び生育期間の栽培を行った。そして、収穫前期間は、生育期間と同じ生育装置を用い、培養液及び照明条件を変更して養液栽培を行った。

（２）収穫前期間の条件
培養液として、上述したＡ処方培養液から硝酸性窒素及びアンモニア性窒素を除去するとともに、塩化カルシウムを添加して、窒素をほとんど含まず、カルシウムの含有量が３０、５０、１００、１２０、１４０ｍｇ／Ｌである養液（収穫前処理養液）を用いた。ここで、「窒素をほとんど含まない」とは、窒素の含有量が２．２ｇ／ｍＬ以下であることをいう。なお、収穫前処理養液に含まれる窒素の量はできるだけ少ないことが好ましい。従って、生育期間から収穫前期間に移行する際は、生育期間に用いた培養液に含まれていた窒素が生育装置に残存しないように、生育装置の容器本体及び供給路を十分に洗浄した。
また、青色ＬＥＤを用いて波長が４９０ｎｍ以下の可視光を２４時間、連続的に照明した。このときの光量子束密度は２００μｍｏｌ／ｍ^２／秒であった。

（３）結果
上述した収穫前処理液を用いて収穫前期間、養液栽培を行った後、収穫したコマツナ及びグリーンバタビア（以下、「実験区」）の地上部の生重量、ＯＲＡＣ（Oxygen Radical Absorbance Capacity：活性酸素吸収能力）値、及び抗酸化成分の量を測定した。また、比較のため、生育期間を経て（つまり、収穫前期間を経ずに）収穫したコマツナ及びグリーンバタビア（以下「比較区」とする）の地上部の生重量、ＯＲＡＣ値、及び抗酸化成分の量を測定した。
その結果、地上部の生重量は、コマツナ及びグリーンバタビアのいずれについても、実験区と比較区の間で大きな差はなかった。一方、ＯＲＡＣ値及び抗酸化成分の量は、実験区の方が比較区よりも大きかった。

図１８及び図１９に、実験区の例として、カルシウムの含有量が５０ｍｇ／Ｌの収穫前処理養液を用いて収穫前期間、養液栽培を行った後、収穫したコマツナ及びグリーンバタビアに含まれていた抗酸化成分の量及びＯＲＡＣ値を示す。図１８及び図１９には、比較区のコマツナ及びグリーンバタビアに含まれていた抗酸化成分の量及びＯＲＡＣ値も示している。

図１８及び図１９から明らかなように、実験区のコマツナ及びグリーンバタビアは、いずれも比較区に比べて抗酸化成分が多く含まれており、抗酸化成分の中でも特にグルタチオン（還元型）の量が増大していた。
なお、図１８及び図１９では、カルシウムの含有量が５０ｍｇ／Ｌの収穫前処理養液を用いた例を示したが、カルシウムの含有量が５０～１２０ｍｇ／Ｌの範囲であれば、ほぼ同様の結果が得られた。

図２０は、通常の栽培方法で得られた野菜に含まれるグルタチオンの含有量を示している。この図２０に示されている数値から、本実験で得られたコマツナ及びグリーンバタビアに含まれるグルタチオンの含有量は、通常の野菜に比べて非常に多いことは明らかである。

グルタチオン（還元型）は、過酸化物や活性酸素種を還元して消去する機能、解毒作用等を有することが知られており、以下に示す作用を有する医薬品、化粧品及びサプリメントに利用されている。
（ａ）医薬品：
慢性肝疾患における肝機能の改善
急性湿疹、慢性湿疹、皮膚炎、じんま疹などの炎症抑制
角膜炎、老人性白内障、角膜損傷の治療
パーキンソン病の治療
（ｂ）化粧品成分
メラニン色素の形成抑制（美白効果）
ビタミンＣの再生
アンチエイジング
（ｃ）サプリメント
肝臓の解毒作用を高める
アルコールによる二日酔い防止

実験１３で得られたコマツナ及びグリーンバタビアはグルタチオンを多く含むことから、これらの野菜は、上述した医薬品、化粧品、サプリメントの材料として有用であり、また、これらの野菜自身が機能性野菜として有用となる。さらに、実験１０の結果より、実験１３で得られたコマツナ及びグリーンバタビアは、従来の野菜に比べてＭｇを多く含むことが見込まれる。このことから、実験１３で得られたコマツナ及びグリーンバタビアは、グルタチオン及びＭｇの両方を多く含む、優れた機能性野菜となり得る。

図２１は、コマツナ、コマツナ紫、チマサンチュを、一般的な従来処方による培養液を用いて育苗期間（播種後４日目から１４日目まで）と生育期間（移植後４週間）栽培した後、３日間、収穫前処理を施したときのカルシウム量（Ｃａ量）と抗酸化能力（ＯＲＡＣ（Oxygen Radical Absorbance Capacity）値）の関係を示している（特許文献２参照）。収穫前処理で用いた培養液は、Ｃａ量が０～１４０ｍｇ／Ｌ、窒素量が２．０ｍｇ／Ｌとなるように、硫酸カルシウムを水に溶解して調製されたものである。

図２１から分かるように、一般的な従来処方による培養液を用いて育苗期間及び生育期間の養液栽培を行った場合でも、収穫前期間に収穫前処理養液を用いた養液栽培を行うことにより、コマツナ以外の野菜（チマサンチュ）についても、抗酸化成分が増加した。このことから、コマツナ、グリーンバタビア以外の野菜であっても、実験１３と同様の結果が得られることが推測された。

＜その他＞
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。
例えば、上記実施例では、チマサンチュ、コマツナ、コスレタス、グリーンバタビア、チンゲンサイ、リーフレタス、シュンギクを用いたが、これら以外の葉物野菜にも本発明は適用可能である。また、葉物野菜に限らず、ダイコン、ニンジン、カブ、ゴボウ、レンコン、ショウガ、ジャガイモ、サトイモ、サツマイモ、ヤマイモ、タマネギ等の根菜類、キュウリ、カボチャ、スイカ、メロン、トマト、ナス、ピーマン、オクラ、サヤインゲン、ソラマメ、エンドウ、エダマメ、シシトウ等の果菜類等、野菜類全般に適用可能であり、野菜以外の例えば花卉にも適用可能である。要するに、植物生理学の原理を考えると、本発明は、養液栽培が可能な栽培植物全般に適用可能である。

葉物野菜の葉に含まれるＭｇの量が多くなると、食したときに苦みを感じることが多い。従って、葉物野菜を養液栽培する場合であって、生育期間において従来処方よりもＭｇ濃度が高い培養液を用いる場合は、例えば生育期間の前半にのみＭｇ濃度の高い培養液を用い、後半（例えば収穫前の１週間程度）は従来処方のＭｇ濃度の培養液を用いるようにしても良い。このようにすることで、収穫された葉物野菜の葉に含まれるＭｇの量を抑えることができる可能性がある。

Claims

播種から収穫までの期間、植物の生育に必要な肥料成分を含む培養液を用いて葉物野菜類を栽培する栽培植物の養液栽培方法であって、
前記期間を、育苗装置にて播種から発芽まで栽培する期間である発芽期間、前記育苗装置にて発芽した苗を所定の大きさに成長するまで該育苗装置で栽培する期間である育苗期間、前記所定の大きさに成長した苗を前記育苗装置から生育装置に移植し、該生育装置にて収穫するまで栽培する期間である生育期間に分けたとき、
前記育苗期間において、マグネシウムイオンの濃度が２４ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの範囲にあり、硝酸性窒素の濃度が４～２３ｐｐｍの範囲にある育苗用培養液を用い、
前記生育期間において、マグネシウムイオンの濃度が４８ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの範囲にあり、硝酸性窒素の濃度が１５０ｐｐｍ～２００ｐｐｍの範囲にある生育用培養液を用いるものであり、
前記育苗用培養液がアンモニア態窒素を含まない、栽培植物の養液栽培方法。
請求項１に記載の養液栽培方法を用いて葉物野菜類を栽培することにより高マグネシウム葉物野菜類を製造する方法。
播種から収穫までの期間、植物の生育に必要な肥料成分を含む培養液を用いて葉物野菜類を栽培する栽培植物の養液栽培方法であって、
前記期間を、育苗装置にて播種から発芽まで栽培する期間である発芽期間、前記育苗装置にて発芽した苗を所定の大きさに成長するまで該育苗装置で栽培する期間である育苗期間、前記所定の大きさに成長した苗を前記育苗装置から生育装置に移植し、該生育装置にて、収穫時よりも所定時間前まで生育する期間である生育期間、該生育装置にて前記収穫時よりも所定時間前から該収穫時まで栽培する期間である収穫前期間に分けたとき、
前記育苗期間において、マグネシウムイオンの濃度が２４ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの範囲にあり、硝酸性窒素の濃度が４～５０ｐｐｍの範囲にある育苗用培養液を用い、
前記生育期間において、マグネシウムイオンの濃度が４８ｐｐｍ～１２０ｐｐｍの範囲にあり、硝酸性窒素の濃度が１５０ｐｐｍ～２００ｐｐｍの範囲にある生育用培養液を用い、
前記収穫前期間において、窒素を含有せず、カルシウムを含有する養液を用い、さらに波長が４９０ｎｍ以下の可視光を照射するものであり、
前記育苗用培養液がアンモニア態窒素を含まないことを特徴とする栽培植物の養液栽培方法。
請求項３に記載の養液栽培法方を用いて葉物野菜類を栽培することにより高グルタチオン葉物野菜類を製造する方法。