JPH0365128A - 植物栽培方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、野菜等の植物を人工的に栽培する植物栽培方
法およびその装置に関する。

「従来の技術及びその課題Ｊ 従来、葉菜類や果菜類を温室や人工照明栽培室のような
環境制御生産施設で栽培する場合、生長を早め、かつ高
品質のものを生産するためには、光・温度・湿度・ガス
・養分の条件を適値に保つ栽培方式が一般的である。

しかし、このような急速な生長を促す環境条件下では、
従来の栽培技術ではカバーしきれない栽培上の問題も生
じている。その一つに、生理障害の一つであるチップバ
ーン（Ｔｉｐｂｕｒｎ：縁腐れ）がある。チップバーン
はカルシウム欠乏症の一種である。この症状はレタス、
サラダナ、キャベツ、白菜、セロリ、イチゴに現れやす
い。露地栽培でも同じような条件がそろえば発生するこ
とがある。

この症状が現れたものは、市場市価が非常に低下する。

レタスのチップバーン発生メカニズムは、以下のように
なっている。

チップバーンが発生する理由は孔管の破壊と細胞の崩壊
であるが、これを引き起こす直接の原因は、生長組織へ
のカルシウム供給量が減少することである。

カルシウムは植物体内では移動性が悪いため、いったん
古い葉に集積すると新しい葉に移動することは少ない。

また、生長点付近は、通気不足のために蒸散量が少なく
、養分の吸収力が低下している。したがって植物体全体
での総力ルシウム吸収量が少ない状態では、まず新葉の
先端に近いところに欠乏が現れる。チップバーンは葉の
組織の破壊であるから、一端チップバーンの発生した部
位は２度と回復することはなく、伸長がとまり、しだい
に褐色になって壊死していく。このような理由から、チ
ップバーンは、おもに生長点付近の新葉に現れる。

チップバーンを代表とするこのような栽培上の問題を解
決するためには、栽培技術の向上が不可欠である。それ
には品種改良や化学調節物質の利用や培養液組成の改良
などの立場からのさまざまなアプローチが行われてきた
。しかし、これらの技術を用いても、依然としてチップ
バーンの防止法は発見されていない。

ところで上述のような栽培施設では、外界の気象条件の
影響を受けずに最適環境を維持できる長所がある。しか
し従来からの環境調節法による制御は、生長速度を早め
ることだけを目的としており、栽培上の問題を解決する
ための手段としては利用されていない。

そこで、本発明は、植物の生長速度を遅めることなく、
生理障害を排除することのできる植物栽培方法およびそ
の装置を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」 本発明の植物栽培方法は、植物の生長に必要な栄養素を
含んだ栽培ベッド上で植物を栽培するに際し、この植物
の生長点付近を選んで送気することを特徴としている。

また、本発明の植物栽培装置は、植物が栽培される栽培
ベッドが収納される装置本体と、この装置本体に設けら
れてこの装置本体内の空調を行う空調手段と、前記植物
に光を照射するための照射装置とを備えた植物栽培装置
において、前記栽培ベッドは、前記植物の生長に必要な
栄養素を含み、前記装置本体は、植物の生長点付近に向
けて送気する送気装置を有することを特徴としている。

「作用」 本発明の植物栽培方法では、栽培すべき植物の生長点付
近に送気して、その部位の葉からの水の蒸発を盛んにさ
せる。そして、根から吸収された水分は、水不足を補う
形で該当部位に移動する。

栽培ベッド中の栄養素は、水と一緒に植物体内を移動す
る性質を持つため、栄養素の欠乏部位に該当栄養素が多
量に流れ込む。

また、本発明の植物栽培装置では、栄養素を含んだ栽培
ベッド上で栽培される植物に対して、空調手段と照射手
段とを作動、停止することによって植物周囲の雰囲気を
調節し、さらに、送気装置で前記植物の生長点付近を選
んで送気する。

「実施例」 以下、本発明の植物栽培方法および植物栽培装置につい
て図面を参照して説明する。

第１図は本発明の植物栽培装置の一実施例を示す全体図
であって、図中符号１で示される植物栽培装置は、植物
２が栽培される栽培ベッド３が収納される装置本体４と
、この装置本体４に設けられてこの装置本体４内の空調
を行う空調手段の一部としてのダクト５と、前記植物２
に光を照射するだめの照射装置６とを備えており、さら
に、前記栽培ベッド３は、前記植物２の生長に必要な栄
養素を含み、前記装置本体４は、植物２の生長点付近に
向けて送気する送気装置Ｓを有する構成となっている。

装置本体４内は、他の装置類のすべてを含む栽培空間を
構成しており、この室内の環境条件はダクト５と照射装
置６および送気装置Ｓによって制御される。

栽培ベッド３は、植物２を固定する収納凹所３ａを有す
る構成となっており、装置本体４の下面に形成された水
槽４！に固定されている。また、この栽培ベッド３には
、培養液を循環させる複数本の循環パイプ７　・・・が
配設されている。さらに、この栽培ベッド３には、栽培
ベッド３に供給される培養液の濃度を測定するｐＨ測定
器および電気伝導度（ＥＣ）測定器、各種肥料を貯蔵し
ておく液体肥料タンク、酸性液タンク、アルカリ液タン
ク、補給水タンク、並びに、培養液の水位を適正に保つ
ための水位センサー　ローラーポンプ、マイクロコンピ
ュータ、Ａ／Ｄ変換器、リレー出カニニット（いずれも
図示略）とが備えられている。

空調手段は、装置本体４の栽培空間の側方に設けられた
ダクト５．５の他に、さらに、栽培空間内の冷却および
除湿を行う冷却除湿部、栽培空間内の加熱を行うヒータ
ー、栽培空間内を加湿する加湿部、栽培空間内の温湿度
を測定する温度湿度測定器、およびこの温湿度測定器に
よって測定された測定値によって前記冷却除湿部、ヒー
ター加湿部を制御する温湿度制御器（いずれも図示略）
とを備えた構成となっている。

そして、前記温湿度測定器の測定値の出力信号を温湿度
制御器が予め入力された設定値と比較して操作量を決定
し、前記冷却除湿部、ヒーター加湿部とを制御して栽培
空間の温度および湿度を調節する。

照射装置６は、装置本体４の上方に設置された複数本の
蛍光灯６ａと、これら蛍光灯６ａから照射された光を反
射するための半円弧板状の反射板６ｂと、前記蛍光灯６
ａの照射度合を調節する安定器、光度計、調光器、蛍光
灯６１の照射間隔を調節するオンオフタイマー（図示略
）からなり、完全人工光型栽培の場合には必要な全照明
を行い、太陽光を有効利用する栽培では補光を行なうも
のとする。

そして、この蛍光灯６ａの照射によって温度が上昇した
蛍光灯６ａの周囲の空気を通気するための通気用ダクト
８．９が装置本体４のそれぞれ上方と側方に設けられて
いる。

前記オンオフタイマーを用いることで、照明時間（明期
時間）と暗期時間を自由に変更できる。また、光度計の
出力と設定値から調光器が調光量を決定し、安定器を通
して蛍光灯６ａの発光量を調節する。これによって、時
間の経過とともに蛍光灯６轟の出力が低下する現象の影
響を受けずに、植物２の光合成反応および生長に必要な
照明時間、光強度を任意の値に維持できる。

送気装置Ｓは、植物の生長点付近における送気処理を実
現するための装置であって、第１図および第２図に示す
ように、酸素ガスの封入されている酸素ボンベ１５と、
炭素ガスの封入されている炭素ガスボンベ１６と、これ
ら２つのボンベ１５．１６に接続されたエアーチューブ
１７と、このエアーチューブ１７に接続されたフレキシ
ブルチューブ１８と、前記酸素ガスおよび炭素ガスとを
混合するガス混合器１９と、これら２つのガスの流れを
調節する空気分配器２０と、温湿度ｖＲ節器２１と、流
量調節弁２２と、開閉弁２３、エアーポンプ２４とから
構成されている。

次に、このような構成からなる植物栽培装置１の使用例
を説明する。

植物２が、栽培ベッド３に供給された培養液を吸収する
と、培養液の量が減少する。また、植物２は培養液中の
イオンを選択吸収する性質をもつために、培養液のイオ
ン組成が変化する結果、ｐＨ値と電気伝導度が変動する
。これらの値の変化を前記水位センサーとｐＨ測定器、
電気伝導度測定器で検知しその出力をＡ／Ｄ変換器を通
してマイクロコンピュータ−に入力する。マイクロコン
ピュータ−は、植物２ごとの最適な水位、ｐＨ値、電気
伝導度を予め初期データとして入力されており、これと
実測値を比較して操作量を決定する。

また、水は補給水タンクから、肥料の追加は液体肥料タ
ンクから、Ｐ）Ｉ値の調製は酸性液タンクまたはアルカ
リ液タンクからローラーポンプを通して培養液に混入さ
せる。これらの操作は、リレー出カニニットを通してロ
ーラーポンプＩこ信号を送り、送液時間を制御すること
で行う。

このような構成からなる植物栽培装置ｌを用いて、培養
液のイオン組成と濃度を最適値に維持し、本発明の植物
栽培方法の目的の一つである植物の高品質を維持するこ
とと、根からのカルシウム吸収量を増加させるための好
適培養液環境を作り出す効果が得られる。

また、植物２に送る空気は、室内空気をエアーポンプ２
４で送気することもできるが、栽培空間全体の正確な温
湿度調節が行えないような栽培室では、温湿度調節器２
１を使用して、温度・湿度を最適値に保った空気を植物
２に送るようにする。

また、植物の種類や生育時期によってガス濃度とガス組
成をかえるためには、ガス混合器１９を用いて酸素ガス
と炭酸ガスを任意の濃度に調製後、その空気を植物２に
送る。

植物２に送る空気は、流量調節弁２２等を調節すること
によって、その植物２のサイズや形態に応じてその送気
方法を変える。たとえば、送気方向を変化させずに流量
のみを調節するには流量調節弁２２を操作して行ない、
流量を変化させずに送気方向のみを変化させるにはエア
ーチューブ１７およびフレキシブルチューブ１８を適宜
組み合わせることによって行なう。

以下、本発明の植物栽培方法の効果を確認するために行
なった実験およびその結果について説明する。

実験にはおよそ３７日要するものであって、その栽培工
程を示すと次のようになる。

実験は、つぎのような栽培条件で行った。

実験は、２回行いさまざまな送気方法を比較検討した。

栽培作物　　　：サラダナ（みかど種苗（株）５Ｌ−０
） 栽培方法　　二水耕栽培　ｐ　Ｈ５、５−６、５ＥＣ１
，２−１，５厘Ｓ／ｃｍ 光条件　　　　：　１５ｋｌｘ　（育苗期、白色蛍光灯
）２０ｋｌｘ　（移植後、　同上　　） 明期の長さ　置時間 時期の長さ　１０時間 温湿度　　　　＝２６度　８５％　（育苗期）２４度　
９０％　（移植後） 炭酸ガス濃度：　　５ＯＯｐｐＩＩ＋（育苗期）１５０
０ｐｐｍ　　（移植後） 送気処理方法：エアーポンプから室内空気をビニルチュ
ーブを通して直接 サラダナに吹き付ける １株あたりのは送気量は約０．５ −１．０１１７ｍ１ａの流量とし、吹き付ける方向（チ
ューブの向き） は、チューブの先端に取り付 ける針金と粘土で調節する 処理区　　　　＝（１）空気をあてる部位は、生長点付
近（中心部）と外業（戊 熱集）の２通り ０）処理時間は、明期と時期（ １日中）、明期のみ、時期 のみの３通り 栽培株数　　＝１処理区ごと１８株または４２株 そして、実験により得られた結果の評価方法を以下のよ
うに定義した。

チップバーンの発生を防止する効果があるか否かを調べ
るには、発生したかどうかを肉眼観察するか、葉のカル
シウム含有率を調べる方法の２つがある。また、症状の
重度を定量化するためには、感染した葉と健全な葉の枚
数を比較する。

品質の評価には、葉の枚数、含水率、クロロフィル含有
量を調べることで比較ができる。

本実験により得られた結果およびその結果に基づく考察
を以下に説明する。

まず、本実験の結果を表１と表２にまとめた。

（以下本頁余白） 表１．第工回実験のデータ （収穫日データ） 送気処理方法 Ａ−１明期と晴朗に生長点付近（中心部）に送気。

Ａ−２明期に生長点付近（中心部）に送気。

Ａ−３晴朗に生長点付近（中心部）に送気。

ｌ）チップバーンに感染した葉が１枚以上ある株を発生
株とカウントし、その処理区の全株数との比率で表した
。

２）発生株について、チップバーンに感染した葉の枚数
と全集枚数の比率で表した。

（以下本頁余白） 表２．第２回実験のデータ （移植後の日数および生体重と １）チップバーンに感染した葉が１枚以上ある株を発生
株とカウントし、処理区の全株数との比率で表した。

送気処理方法 Ａ−１生長点付近（中心部）に送気。

Ａ−２外集（Ｉｆ、熟葉）に送気。

表１より、生長点付近に送気すると、チップバーンの抑
制効果はきわめて大きいことがわかる。

Ａ−’１．Ａ−２、Ａ−３区では、収穫前日まで、肉眼
では、チップバーンは全く観察されなかった。

通気時間については、１日中通気する方法によるものが
チップバーン抑制効果が最も大きかった。

送気処理区では、チップバーンの観察された株でも、感
染している葉の枚数は対照区と比べて非常に少なく、症
状の軽いことが明らかになった。送気処理区と対照区を
比較して、生長速度、および品質と形態に関する計測値
には有意差はみられなかった。つまり、生長速度と形態
については、期待どうりの高速生長と高品質を得られる
ことが明らかになった。

表２より、空気を外葉に吹き付けても全く効果がないこ
とから、生長点付近の蒸散を盛んにさせる場合に限って
、その部位のカルシウムが増加しチップバーン発生を防
止する効果があることが確認された。

以上のシステムにより、本栽培法の中心となる植物体の
カルシウム欠乏部位の蒸散量を増加し、蒸散流を増加し
てカルシウム移動量を多くすることができ、チップバー
ンの発生を防ぐことが可能になる。

以上説明したように、本実施例の植物栽培方法および植
物栽培装置によれば、以下のような優れた効果を奏する
ことができる。

まず、空気をカルシウムが欠乏しやすい部位に当てて、
その部位の葉からの蒸散を盛んにさせる。

その結果、根から吸収された水分は、水不足を補う形で
該当部位に移動する。培養液中のカルシウムは水と一緒
に植物体内を移動する性質を持つため、欠乏部位にカル
シウムが多量に流れ込み、チップバーンを防ぐことがで
きる。その結果、生理障害のない高品質のもの、市場価
値の高いものを高速生産することが可能になる。

また、照射装置６による照射量、送気装置Ｓによる送気
量等を適宜調節することによって、植物の光合成反応お
よび生長に必要な基本環境要素を制御し、高速生産のだ
めの生長速度増加効果を得ることができる。

なお、本発明の植物栽培装置は、その細部において前記
実施例のみに限られるものではなく、他の変形例も可能
である。たとえば、装置本体４内の炭酸ガス濃度を高レ
ベルに維持するために炭酸ガス発生装置を設けた構成と
しても良い。この炭酸ガス発生装置は、炭酸ガスの封入
された炭酸ガスボンベと、この炭酸ガスボンベに接続さ
れた配管材と、炭酸ガスの出量を調節する圧力調製器、
電磁開閉バルブ、炭酸ガスコントローラーとを備えた構
成とし、炭酸ガスコントローラー内蔵の濃度計の出量と
設定値を比較して操作量（バルブを開く時間）を決定し
、圧力調製器を通して２−３気圧に減圧されたボンベ内
のガスを電磁開閉バルブの開閉操作によって栽培空間に
送る。これにより、植物の光合成に必要な炭酸ガスを高
濃度に維持し、生長速度を早めることができる。

「発明の効果」 本発明の植物栽培方法は、植物の生長に必要な栄養素を
含んだ栽培ベッド上で植物を栽培するに際し、この植物
の生長点付近を選んで送気することによって行うものと
したので、その部位の葉からの水の発散を盛んにさせる
ことができ、そして、葉から蒸散された水分を補う形で
根から水分が吸収され、このときに前記栽培ベッド中の
栄養素を水と一緒に植物体内へ移動させることによって
植物における栄養素の欠乏部位に該当栄養素が多量に送
り込むことができる。このようにして送り込まれた栄養
素によって、植物に発生しがちな葉枯れ現象およびチッ
プバーンを排除することができ、生長速度が早く、生理
障害のない品質の良い植物を生産することができる。

また、本発明の植物栽培装置は、植物が栽培される栽培
ベッドが収納される装置本体と、この装置本体に設けら
れてこの装置本体内の空調を行う空調手段と、前記植物
に光を照射するための照射装置とを備えた植物栽培装置
において、前記栽培ベッドは、前記植物の生長に必要な
栄養素を含み、前記装置本体は、植物の生長点付近に向
けて送気する送気装置を有する構成としたので、照射装
置による照射量、送気装置による送気量等を適宜調節す
ることによって、植物の光合成反応および生長に必要な
基本環境要素を制御し、高速生産のための生長速度増加
効果を得ることができるといった優れた効果を奏するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明を実施するために用いて好
適な装置の一例を示す図である。 植物栽培装置、 植物、 栽培ベッド、 装置本体、 照射装置、 送気装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）植物の生長に必要な栄養素を含んだ栽培ベッド上
   で植物を栽培するに際し、この植物の生長点付近を選ん
   で送気することを特徴とする植物栽培方法。
2. （２）植物が栽培される栽培ベッドが収納される装置本
   体と、この装置本体に設けられてこの装置本体内の空調
   を行う空調手段と、前記植物に光を照射するための照射
   装置とを備えた植物栽培装置において、前記栽培ベッド
   は、前記植物の生長に必要な栄養素を含み、前記装置本
   体は、植物の生長点付近に向けて送気する送気装置を有
   することを特徴とする植物栽培装置。