JP7455741B2

JP7455741B2 - 植物の栽培方法及び植物の栽培装置

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Publication number: JP7455741B2
Application number: JP2020521678A
Authority: JP
Inventors: 正憲原; 正月白川
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Current assignee: Individual
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2024-03-26
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: JPWO2019230039A1; JP7445031B2; CN112203501A; JP2023038365A; WO2019230039A1

Description

本発明は、トマト等の植物の栽培する植物の栽培方法及び植物の栽培装置に関するものである。

トマトの栽培方法には、温床に苗を仕立ててこれを露地に植え付ける土耕から、植物工場的な生産が可能な水耕まであり、例えば水耕として養液栽培方法が提案されている。

この養液栽培方法として、特許文献１には、水平断面形状が略Ｄ字形に形成される溝を長手方向に２列に配列してなる栽培用トレイの前記各溝に、２５０ｍｌ前後の培地（土、ヤシガラ、ロックウール他）を入れ、トマトの苗を植付けた各培地に潅水養液を供給する技術が開示されている。

特許文献１に記載の技術において、従来の培地（土、ヤシガラ、ロックウール他）は、比較的保水性がよいため、潅水養液を植物が必要な潅水量より１０～２０％多めに潅水して、余剰液は雑菌が繁殖しやすいので廃液として処分するのが一般的であった。また弱酸性土壌の方が植物の生育にはよいとされているため潅水養液は弱酸性のPH調整を行っていた

特開２００７－３０６８４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、潅水養液の余剰液は雑菌が繁殖しやすいので廃液として処分することになり、植物の栽培にかかる費用を低減することが困難であった。

本発明は、植物の栽培にかかる費用を低減することができる植物の栽培方法及び植物の栽培装置を提供することである。

本発明の第１の観点における植物の栽培方法は、容器の内側に主としてサンゴ砂礫で形成された培地を敷き詰め、前記培地に植物を根付かせ、前記培地に液肥を給液するものである。

好適には、請求項１に記載の植物の栽培方法は、植物としてトマトを用いる。
請求項２に記載の発明の植物の栽培方法は、水平に置かれた帯状のガターにサンゴ砂礫で形成された培地を敷き詰め、前記培地に植物を一定間隔で根付かせ、前記培地の上部に潅水チューブを配置し、養液循環槽に蓄えられた液肥を、前記潅水チューブを介して前記培地に給液し、当該給液により余剰となった液肥を、前記ガターに内貼りされた濾過布を通して前記ガターに形成された排液溝に流し、当該排液溝に流れる液肥を前記ガターの端部から前記養液循環槽に返送する。

請求項３に記載の発明の植物の栽培方法は、請求項２に記載の植物の栽培方法において、前記培地に設置した水分計が示す水分量の低下、もしくはタイマによる指示で、前記養液循環槽に返送された液肥を、前記潅水チューブを介して前記培地に給液することで再利用する。

請求項４に記載の発明の植物の栽培装置は、水平に置かれた帯状のガターにサンゴ砂礫で形成された培地を敷き詰め、前記培地に植物を一定間隔で根付かせ、前記培地の上部に潅水チューブを配置し、養液循環槽に蓄えられた液肥を、前記潅水チューブを介して前記培地に給液し、当該給液により余剰となった液肥を、前記ガターに内貼りされた濾過布を通して前記ガターに形成された排液溝に流し、当該排液溝に流れる液肥を前記ガターの端部から前記養液循環槽に返送する植物の栽培装置であって、前記養液循環槽と、液肥調整槽と、第１の原料液を蓄える第１の原料液槽と、第２の原料液を蓄える第２の原料液槽と、液肥混合器と、液肥ポンプと、液肥移送ポンプと、潅水ポンプと、前記養液循環槽内の液肥のレベルを検出するレベルセンサと、ＥＣセンサと、電磁弁とで構成された養液装置を備え、前記養液装置は、前記養液循環槽内の液肥が一定量消費されたら、前記レベルセンサの指示により、前記液肥調整槽から前記液肥移送ポンプにて、前記養液循環槽に肥液を適正量供給し、前記液肥調整槽の水位が低下したら、前記液肥調整槽に水を所定位置まで供給し、前記液肥調整槽の液肥を適正ＥＣ濃度にするため、前記液肥ポンプ及び前記液肥混合器を用いて前記第１の原料液と前記第２の原料液を混合して、前記液肥調整槽に蓄えられた液肥が適正ＥＣ濃度になるまで供給する養液制御を行う。

請求項５に記載の発明の植物の栽培装置は、請求項４に記載の植物の栽培装置において、前記潅水チューブに流れる液肥の流量を検出する流量センサを更に備え、前記養液装置に設置された制御装置にて、前記養液制御を行い、前記養液循環槽から前記培地に給液される液肥の供給量を前記流量センサの検出結果に基づいて表示する。

本発明における植物の栽培方法及び植物の栽培装置によって植物の栽培にかかる費用を低減することが可能となった。

本発明の第１の実施形態に係る植物の栽培方法の概要を示す説明図である。本発明の第１の実施形態に係る植物の栽培方法に用いられるガター及び濾過布を示す斜視図である。本発明の第２の実施形態に係る植物の栽培装置を用いた施設全体を示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係る植物の栽培装置のブロック図である。本発明の第２の実施形態に係る植物の栽培装置の養液装置を示す平面図である。本発明の第２の実施形態に係る植物の栽培装置の養液装置を示す第１の側面図である。本発明の第２の実施形態に係る植物の栽培装置の養液装置を示す第２の側面図である。本発明の第２の実施形態に係る植物の栽培装置の栽培ベッド及び設置台を示す第１の断面図である。本発明の第２の実施形態に係る植物の栽培装置の栽培ベッド及び設置台を示す第２の断面図である。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るシステムの概要を示す説明図である。
図１において、本発明の第１の実施形態に係る植物の栽培方法では、植物の栽培装置１を構成する容器（ガター２）の内側にサンゴ砂礫で形成された培地３を敷き詰め、前記培地３に植物（トマト１０）を根付かせ、前記培地３に液肥４を給液するものである。

さらに詳しく説明すると、図１に示す植物の栽培方法は、水平に置かれた帯状のガター２にサンゴ砂礫で形成された培地３を敷き詰め、前記培地３にトマト１０を一定間隔で根付かせ、前記培地３の上部に潅水チューブ５を配置し、養液循環槽６に蓄えられた液肥４を、前記潅水チューブ５を介して前記培地３に給液し、当該給液により余剰となった液肥４を、前記ガター２に内貼りされた濾過布７を通して前記ガター２に形成された排液溝８に流し、当該排液溝８に流れる液肥４を前記ガター２の端部から排液パイプ９を介して前記養液循環槽６に返送する。

潅水ポンプ１１は、タイマ１２による指示で、前記養液循環槽６に返送された液肥４を、前記潅水チューブ５を介して前記培地３に給液することで再利用する。
また、前記培地３及び潅水チューブ５の上側は、トマト１０の茎を通過する孔が形成された遮光シート（図８の遮光シート７６）によって覆われている。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る植物の栽培方法に用いられるガター及び濾過布の一部を切欠いて示す斜視図である。
図２において、ガター２は、発泡スチロールを金型によって上面が開放した帯状の容器の形状に形成したものである。

ガター２に内貼りされた濾過布７は、下から順に、水耕用黒ポリプラスチックシート２１、不織布２２、プラスチックネット２３及び不織布２４を重ね合わせたものである。水耕用黒ポリプラスチックシート２１、不織布２２及び不織布２４は、ガター２の上側全体を覆うように形成されている。プラスチックネット２３は、ガター２の内側底面と同じサイズに形成されている。

ここで、従来の培地として一般的に用いられるロックウールでは、毎年培地の交換が必要になり、産業廃棄物として費用を要します。
近年の培地として普及してきたヤシガラ培地では、有機質で経年変化を生じるため、１～２年で培地の交換が必要になります。

従来の高糖度トマト栽培では、液肥（水）を極力少なくして、果実が吸収する水分を少なくして糖度を上げるため、果実の生産量が少なくなります。
これらの問題に対して、本発明の第１の実施形態で用いられるサンゴ砂礫で形成された培地３では、経年変化しないアルカリ性で雑菌が繁殖しづらい特性を有しているので、交換の必要がありません。

また、サンゴ砂礫で形成された培地３では、雑菌が繁殖しづらい特性により、高糖度トマト栽培において、極端な潅水制限を行う必要がないため、生産性を向上することができます。

また、第１の実施形態に係る植物の栽培方法では、液肥４の排液をリサイクル利用するクローズシステムであるとともに、培地３の雑菌が繁殖しづらい特性により、排液用の殺菌を行う設備を必要としません。

また、本発明の第１の実施形態で用いられるサンゴ砂礫で形成された培地３では、カルシウムやマグネシウム等の多種類（７０種類）の必須ミネラルを豊富に含有しているため、生育時に微量要素としてトマトに吸収されて、非常に糖度が高いトマト（糖度８～１２度）が生産されるため、市場でニーズの高い高糖度トマトを高能率で生産できます。

従って、本発明の第１の実施形態に係る植物の栽培方法によれば、植物（トマト）の栽培にかかる費用を低減することが可能になります。

＜第２の実施形態＞
図３乃至図９は本発明の第２の実施形態に係り、図３は植物の栽培装置を用いた施設全体を示す説明図、図４は植物の栽培装置のブロック図、図５は植物の栽培装置の養液装置を示す平面図、図６は養液装置を示す第１の側面図、図７は養液装置を示す第２の側面図、図８は植物の栽培装置のタガー及び周辺部を示す第１の断面図、図９は植物の栽培装置のタガー及び周辺部を示す第２の断面図である。

ここで、第２の実施形態が第１の実施形態と異なるのは、植物の栽培装置３４、３５、３７（図３参照）において、前記培地３に設置した水分計（検出センサ７１、７２、図４参照）が示す水分量の低下で、養液循環槽６（図４参照）に返送された液肥４（図４参照）を、潅水チューブ５（図４参照）を介して培地３（図８参照）に給液することである。

図３において、トマトの栽培施設（プラント）３０では、三列に並べられた第１乃至第３の栽培棟３１、３２、３３を有している。

第１の栽培棟３１は、一つの植物の栽培装置３４から構成されている。植物の栽培装置３４は、一つの養液装置４１と、図１に示した複数のガター２、培地３、潅水チューブ５、濾過布７及び排液パイプ９とから構成されている。

図３において、第２の栽培棟３２は、一つの植物の栽培装置３５と、集出荷室３６とから構成されている。植物の栽培装置３５は、一つの養液装置４１と、図１に示した複数のガター２、培地３、潅水チューブ５、濾過布７及び排液パイプ９とから構成されている。

図３において、第３の栽培棟３３は、一つの植物の栽培装置３７から構成されている。植物の栽培装置３７は、一つの養液装置４１と、図１に示した複数のガター２、培地３、潅水チューブ５、濾過布７及び排液パイプ９とから構成されている。

植物の栽培装置３４、３５、３７は、水平に置かれた帯状のガター２にサンゴ砂礫で形成された培地３（図８参照）を敷き詰め、前記培地３に植物を一定間隔で根付かせ、前記培地３の上部に潅水チューブ５（図４参照）を配置し、養液循環槽５１（図４参照）に蓄えられた液肥４（図４参照）を、前記潅水チューブ５を介して前記培地３に給液し、当該給液により余剰となった液肥４を、前記ガター２に内貼りされた濾過布７（図８参照）を通して前記ガター２に形成された排液溝８（図８参照）に流し、当該排液溝８に流れる液肥４を前記ガター２の端部から前記養液循環槽５１（図４参照）に返送する。

以下、植物の栽培装置３４について詳細に説明する。
図４において、植物の栽培装置３４の栽培ベッド４２、４３は、図1に示したガター２及び濾過布７を組み合わせたものである。

図４において、養液装置４１は、養液循環槽５１と、液肥調整槽５２と、Ａ液（第１の原料液）を蓄えるＡ液槽（第１の原料液槽）５３と、Ｂ液（第２の原料液）を蓄えるＢ液槽（第２の原料液槽）５４と、液肥混合器５５と、液肥ポンプ５６と、液肥移送ポンプ５７と、撹拌ポンプ５８と、潅水ポンプ５９、６０と、排液ポンプ６１と、前記養液循環槽５１内の液肥４のレベルを検出するレベルセンサ６２と、液肥調整槽５２内の液肥４のレベルを検出するレベルセンサ６３と、ＥＣセンサ（肥料濃度センサ）６４と、前記潅水チューブ５に流れる液肥４の流量を検出する流量センサ６５、６６と、前記流量センサ６５、６６の検出結果をそれぞれ表示する表示装置６７、６８と、電磁弁６９と、制御盤７０とで構成されている。

このＣセンサ（肥料濃度センサ）６４は液肥調整槽５２内の濃度を測定している。
さらに、液肥調整槽５２から、液肥循環槽５１への流量を測定して、その消費量を測定することが好ましい。これによって、消費量などを測定することが可能になるからである。

栽培ベッド４２、４３には、培地３の水分量を検出する検出センサ７１、７２がそれぞれ設けられている。

図５に示すように、養液装置４１において、養液循環槽５１と、液肥調整槽５２と、Ａ液槽５３と、Ｂ液槽５４は、一つの長四角形の枠５０内に区分されて設けられている。Ａ液槽５３と、Ｂ液槽５４の間には、液肥混合器５５のダイヤフラムポンプ７３が設けられている。

図６は図５のＣ方向から見た養液装置を示している。
図６に示すように、制御盤７０は、養液循環槽５１の上側に取り付けられている。

図７は図５のＤ方向から見た養液装置を示している。
図７に示すように、潅水チューブ５には、４０メッシュによるディスクフィルタ７４と、１２０メッシュによるディスクフィルタ７５が設けられている。
図４において、前記養液装置４１は、前記養液循環槽５１内の液肥４が一定量消費されたら、前記レベルセンサ６２の指示により、前記液肥調整槽５２から前記液肥移送ポンプ５７にて、前記養液循環槽５１に肥液を適正量供給し、前記液肥調整槽５２の水位が低下したら、前記液肥調整槽５２に水を所定位置まで供給し、前記液肥調整槽５２の液肥４を適正ＥＣ濃度にするため、前記液肥ポンプ５６及び前記液肥混合器５５を用いて前記Ａ液（第１の原料液）と前記Ｂ液（第２の原料液）を混合して、前記液肥調整槽５２に蓄えられた液肥４が適正ＥＣ濃度になるまで供給する。

植物の栽培装置３４は、前記養液装置４１に設置された制御装置（制御盤７０）にて、前記養液制御を行い、前記養液循環槽５１から前記培地３に給液される液肥４の供給量を前記流量センサ６５、６６の検出結果に基づいて表示する。

図８に示すように、植物の栽培装置３４の栽培ベッド４２は、設置台８０に載置されている。
設置台８０は、板状の天板８１と、天板８１を支える複数の脚部８２、８３から構成されている。

脚部８２、８３は伸縮可能になっている。図８に示す脚部８２、８３を最も短くした状態（下限ベット高）では、天板８１、複数の脚部８２、８３及び地面８４で囲まれる領域Ｓの高さ及び横幅が温風ダクト９０の直径より少し長い状態になり、天板８１及び栽培ベッド４２が最も低い状態になる。

図９に示すように、脚部８２、８３を最も長くした状態（上限ベット高）では、天板８１、脚部８２、８３及び地面で囲まれる領域Ｓの横幅が温風ダクト９０の直径より少し長い状態を保ち、領域Ｓの高さが温風ダクト９０の直径の約１．５倍となり、領域Ｓの横幅が温風ダクト９０の直径より少し長い状態を保ち、天板８１及び栽培ベッド４２が最も高い状態になる。

このような領域Ｓの調整を行うことで、栽培ベッド４２の温度の最適化を図ることができる。
第２の栽培棟３２の栽培装置３５は、栽培ベッド４２及びその周辺部のサイズが第１の栽培棟３１の栽培装置３４と異なるだけで、残り構成は栽培装置３４と同様になっている。
第３の栽培棟３３の栽培装置３７は、栽培棟３１の栽培装置３４と同様になっている。

本発明の第２の実施形態に係る植物の栽培装置３４、３５、３７によれば、サンゴ砂礫で形成された培地３を用いることで、第１の実施形態と同様の効果が得られ、植物（トマト）の栽培にかかる費用を低減することが可能になる。

培地は、主としてサンゴが用いられていれば足りる。主としてとは、本発明においては、他の構成成分において、もっとも多い割合であれば足りる。もっとも、サンゴが多い方が好適ではあると現在のところ考えている。
他の成分としては、砂、軽石、れき等があり得る。
この他の成分は、アルカリ性質のものがより好適である。
その他の成分としては、貝殻（ホタテ等）であってもよい。場合によっては、貝殻のみであってもよい。さらにいうと、液肥４を化学的にアルカリ性にすることも可能であると考えている。

ガター２を流れる液肥４はガター２の端部から抜く実施形態を記載していたが、途中から順次排出する排出口を設けて排出することも可能である。その場合、傾斜をつけない、傾斜が緩くてもいいという利点がある。特に、ガター２が長くなる場合には、効果的である。
また、潅水ポンプ５９、６０の流量を観測して、どの程度使用量があるか計測すると好適である。
同様に、液肥移送ポンプ５７の流量を観測すると好適である。

本発明の、構造、システム、プログラム、材料、各部材の連結、科学物質、などは、本発明の要旨を変更しない範囲で、様々に変更可能である。
材質も、金属、プラスチック、ＦＲＰ、木材、コンクリート等を自由に選択することが可能である。

例えば、２つ以上の部材を１つにすることも可能であるし、逆に、１つの部材を２つ以上の別の部材から構成して接続することも可能である。

また、上記第１及び第２の実施形態は、あくまでも、現在のところの最良またはそれに近い形態の２つにすぎない。
また、制御などは、より上位の制御部分によって制御されても良いし、より末端の制御部分によって制御されても良い。
また、制御の順序なども、所定の効果を有するのであれば、適宜変更可能である。

＜定義等＞
本発明における栽培する植物としては、トマト以外にも、マンゴー、バナナ、メロン、パプリカ、ナス、キュウリ、イチゴ等、各種の野菜・果物に適用可能である。また、トマトの品種として、ミニトマト以外にも、フルーツルビー、シシリアンルージュ、桃太郎等に適用可能である。また、野菜、果物以外にも、穀物等の糖度が高い方がよい植物に適用可能である。

１…植物の栽培装置
２…ガター
３…培地
４…液肥
５…潅水チューブ
６…養液循環槽
７…濾過布
１０…トマト

Claims

容器の内側に主としてサンゴ砂礫で形成された培地を敷き詰めた栽培ベットに野菜又は果物を根付かせ、前記培地に液肥を給液する野菜又は果物の栽培方法、かつ、
前記栽培ベットを２列以上に並べたプラント施設による栽培方法であって、
前記栽培ベットは、水平に置かれた帯状のガターにサンゴ砂礫で形成された培地を敷き詰め、前記培地に野菜又は果物を一定間隔で根付かせ、前記培地の上部に潅水チューブが配置されており、
２つ以上の液肥を貯蔵する液槽の液肥を混合して適正液肥濃度に調整する液肥調整槽からの調整された適正液肥濃度の液肥を１つの養液循環槽に、培地を介さずに供給し、この１つの養液循環槽に蓄えられた液肥を、２列以上に並べられた前記栽培ベットに前記潅水チューブを介して、前記培地の上部から給液し、当該給液により余剰となった液肥を、前記ガターに内貼りされた濾過布を通して前記ガターに形成された排液溝に流し、当該排液溝に流れる液肥を前記ガターから前記養液循環槽に返送し、
前記濾過布は、少なくとも、前記ガター側から不織布、プラスチックネット、不織布の順に重ね合わされて形成されている
野菜又は果物の栽培方法。
前記培地に設置した水分計が示す水分量の低下、もしくはタイマによる指示で、前記養液循環槽に返送された液肥を、前記潅水チューブを介して前記培地に給液することで再利用する
請求項１に記載の野菜又は果物の栽培方法。
容器の内側に主としてサンゴ砂礫で形成された培地を敷き詰めた栽培ベットに野菜又は果物を根付かせ、前記培地に液肥を給液する野菜又は果物の栽培装置、かつ、
前記栽培ベットを２列以上に並べた栽培装置であって、
前記栽培ベットは、水平に置かれた帯状のガターにサンゴ砂礫で形成された培地を敷き詰め、前記培地に野菜又は果物を一定間隔で根付かせ、前記培地の上部に潅水チューブが配置されており、
２つ以上の液肥を貯蔵する液槽の液肥を混合して適正液肥濃度に調整する液肥調整槽からの調整された適正液肥濃度の液肥を１つの養液循環槽に培地を介さずに供給し、この１つの養液循環槽に蓄えられた液肥を、２列以上に並べられた前記栽培ベットに前記潅水チューブを介して、前記培地の上部から給液し、当該給液により余剰となった液肥を、前記ガターに内貼りされた濾過布を通して前記ガターに形成された排液溝に流し、当該排液溝に流れる液肥を前記ガターから前記養液循環槽に返送する栽培装置であって、
前記濾過布は、少なくとも、前記ガター側から不織布、プラスチックネット、不織布の順に重ね合わされて形成されている
野菜又は果物の栽培装置。
前記培地に設置した水分計が示す水分量の低下、もしくはタイマによる指示で、前記養液循環槽に返送された液肥を、前記潅水チューブを介して前記培地に給液することで再利用する
請求項３に記載の野菜又は果物の栽培装置。