JPH042206B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、植物の好適な成育環境を与えること
ができ、かつ残根を生じずに植物を容易に除去で
きる水耕栽培装置に関する。

＜従来の技術＞ 植物の成育には根部から適当な量の水、肥料お
よび酸素が供給されなければならない。この条件
を適度に調整することにより植物を均一に速く良
好に成育させるべく検討、実施されてきた方法が
水耕栽培である。液肥を吸収させるシステムとし
て従来より行われているシステムには次のような
ものがある。

(1) 根が大量の水耕液槽中に浸漬されているも
の。

水耕液は根の全体から吸収できるが、酸素の
吸収を水耕液中の溶存酸素に依存するため酸素
供給が十分でなく植物の種類によつては成育に
問題がある。

(2) 底面を常時水耕液が流れ、根が流水にさらさ
れるもの。

根の先端部が水耕液に浸漬され根元部は空気
中にあり、根全体が空気、水、肥料の好適混合
状態に置くことができない。

(3) 土に替わる保液体および根の支持体を兼ねる
空隙体に水耕液を流すかあるいは滴下させるも
の。

酸素、肥料および水が根全体から吸収でき植
物の成育には最適であるが栽培終了時に内部に
切断根が残つたり、蓄積塩類を洗浄する際ある
いは該空隙体を廃棄する際に重労働あるいは公
害などの問題が生じ農業経営として必ずしも優
れた方法ではない。

以上の現状からわかるように植物の栽培には根
の全体から酸素、水、肥料がバランス良く豊富に
吸収でき、かつ植物の成育終了時に植物を除去す
る際、残根が生じず蓄積塩類を容易に除去でき、
材料の廃棄も簡単であるシステムが理想的である
と言える。この条件を比較的良く満たしているシ
ステムがNFTと呼ばれるシステム、すなわち水
耕液を水膜状態で常時流し、植物の根を液に浸漬
させることにより、水、肥料、酸素をバランスよ
く豊富に吸収させる方式である。しかし従来の
NFTシステムでは長さ方向に設置した樋状体の
底に常時水耕液を流し樋状体上に多数の植物をな
らべて植えつけ、そして植物の根の先端部を水耕
液に浸漬し、根の上部は空気中に曝されている状
態を作つているだけであつた。したがつて従来の
NFT方式では根全体が酸素、水、肥料のバラン
スの良い混合状態になることは基体できず、かつ
水流が強いために根に根毛が発生しにくいという
問題があつた。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 前述した如く植物の成育に好適な条件は酸素、
水、肥料が適度なバランスで混在する根の環境を
与えてやることである。さらに農業経営の要求条
件として (1) 一作終了時に植物を除去する際に切断された
根が残ると、それが腐つたり、あるいは連作障
害を生じたりして、次回の成育を阻害すること
となるため残根を生じてはならない。

(2) 一作が終了すると容易に植物が除去でき、次
回作が容易に速やかに開始できる必要がある。

(3) 経時的な肥料物質の蓄積が生じてはならな
い。

などを満たす必要がある。これらの条件をすべて
満足できる理想的なシステムは従来提案されてき
ている多くの水耕栽培システム中にも見た当らず
種々の不満を抱いたまま使用されてきているのが
現状である。これらのシステム中比較的上記要求
を満たし得るシステムは前記NFTのみであると
考えられる。しかし現状のNFTシステムでは長
さ方向に水耕液を流す方法、つまり樋状体に沿つ
て多くの植物を植えつけ、多数の植物が一本の水
耕液の流れに頼る方法しか行われていない。即ち
単位幅当りの流水に依存する植物の数が非常に多
く、全体を均一に成育されるためにはかなりの水
量を流す必要があり幅方向断面における水膜の厚
さがかなり厚くならざるを得ない。植物の根は全
体が均一に薄い水膜に浸潤（浸漬ではない）され
ている状態が前記酸素、水、肥料の適度なバラン
スを与えると考えられ、現状のNFTシステムの
如く多量の水を流すと根が水に浸漬された状態と
同じになり理想的な植物の成育環境を与えるシス
テムとは言えない。

本発明は植物の好適な成育環境を与えるととも
に、農業経営的にも容易に植物を除去でき残根も
生じない理想的水耕栽培システムを提供するもの
である。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は従来の水耕栽培方法の種々の問題点を
解決すべく長期にわたり検討を加え、前記理想的
システムを提案するに至つたものである。即ち本
発明の要点は、パイプ内に水耕液を通し、幅方向
に傾斜する面を有する基盤の該傾斜頂部に該パイ
プを設置し、該パイプの長さ方向に設けた複数の
吐出口より水耕液を吐出させ該基盤の斜面に沿つ
て流下させ、該基盤上に綿魂体などに根を張らせ
育苗された幼苗を設置し根を斜面に展張させる水
耕栽培装置であり、好ましくは、該基盤面の基底
部から頂部に至る全表面に、保液量200ml／m²以
上、水吸い上げ高さ10cm以上、厚さ50mm以下であ
る保水シート状物を設置する水耕栽培装置であ
り、また該基盤面の基底部から頂部に至る全表面
を直接あるいは該保水シートの上に重ねて親水
性、透水性にすぐれ、最大径が20ミクロン以下の
微細孔を多数有する植物の根が貫通しない柔軟な
シート状物を設置する水耕栽培装置である。

前述の如く根の良好な成育条件は根の全体が薄
い水膜に浸漬されることなく浸潤されていること
である。かつ前述の農業経営の観点からの残根が
生じないという制約を考えるといかにして水膜の
薄いNFT方式を作るかという点が最大の問題で
あつた。本発明者は鋭意研究の結果、幅方向に傾
斜する面を基盤に設け、そして傾斜により形成さ
れる頂部に基盤の長さ方向に複数の吐出口を有す
る給液パイプを設置し、該吐出口より水耕液を吐
出させた該基盤の斜面を流下させることにより、
要求される薄い水膜を得ることに成功したもので
ある。吐出される水量が同じ場合、その水量が狭
い幅（一般に80〜100cm）に吐出され長さ方向に
されると単位幅当りの水膜の厚さはかなり大きく
なる。一方本発明の装置では水は長さ方向（一般
に25〜50ｍ）の長い範囲にわたつて吐出されるこ
ととなる。この水が長さ方向にほぼ直角方向の該
基盤の斜面を流下するため長さ方向の単位幅当り
の水量は非常に少なくなり薄い水膜が得られるこ
とは容易に理解できよう。現行NFT方式で水膜
を薄くするべく水量を少なくすると長さ方向の傾
斜上部にある植物が保液してしまい傾斜下部にあ
る植物まで水が到達しないという状態が生じるた
め均一な成育を得るためにはあまり水量を少なく
できない。一方、本発明の方式では水の単位下幅
当りの植物は１本ないし数本であり水量を減じて
も全体が均一に成育することとなる。

本発明者はこの水膜をさらに薄くかつ該斜面に
均一に分布する方法を研究し、該基盤の斜面頂部
に平面部を設け、該平面部に該給液パイプを設置
する凹入部を設ければ吐出された液が一旦該凹入
部に溜り上部よりオーバーフローすることにより
液の流下が長さ方向に均一化できること、および
該凹入部にその最上部より下の位置から該基盤の
斜面に連通する適当な幅の複数個の溝を長さ方向
に適当な間隔で設置することにより該凹入部より
溢れた液を均一に流下させ得ることを見出だし
た。この場合、幅方向断面における平面部の幅は
２〜10cmが適当である。また凹入部は幅、深さと
も１〜５cm程度が適当で給液パイプが没入され該
パイプの最上部が該平面部の線と同じであれば望
ましい。該基盤の幅方向傾斜の角度、傾斜面の幅
などについては植える植物によつて異なり、上に
設置される植物体保持板と該斜面との間隙の大き
さなども考慮して設定される。流下液の水膜を薄
くするために該斜面を給液パイプの両側に設置し
た山型とすることも有効である。

流下液の該斜面上での均一分布を計る上で保液
シート状物を設置することも非常に有効であり、
特に１ｍ×１ｍの大きさの保水シート状物を水に
完全に浸漬した後一辺が水平となるように挟んで
全体を空中に吊下げ、10分間放置後の保液量が
200ml／m²以上あり、該保水シート状物を３cm幅
の細帯状にして乾燥状態で垂直に吊るし下端を水
に浸漬して１分間放置後の水の吸い上げ高さが30
mm以上あり、かつ厚さが50mm以下である柔軟性な
保水シート状物が最も望ましい。保水量が200
ml／m²未満の場合、該シートの表面と裏面の保水
量が異なり表面の保水量が少なくなるため植物の
成育に問題が生じる故常時給液しておく必要があ
る。保水量は多いほど好ましく1000＋ml／m²以上
が望ましい。また水吸い上げ高さが30mm未満では
水の浸透性が悪く全体的に水が均一に拡散しない
ため植物の成育に斑を生じる。特に水吸い上げ高
さは50mm以上あることが望ましい。厚さについて
は薄いほど取扱い易くかつ該保水シート状物の厚
さ当りの保水量が多くなり表面よりの吸収に対し
て利用効率が高くなる。厚さが50mm以上になると
取扱い難くなるのはもちろんであるが、該シート
状物の上面での保水量が少なくなり（下面に溜
る）植物の成育が不良となる。適当な厚さは10mm
以下、より好ましくは３mm以下である。該保水シ
ート状物は繊維状物で構成される織布、不織布、
マツト状物あるいは樹脂の発泡体シートなどから
選ぶことができ、材料として天然物質、合成物質
あるいは有機物質、無機物質などいずれであつて
もよい。むろんこの保水シート状物はその裏面か
ら表面まで水が貫通できるものでなくてはならな
い。

該保水シート状物を使用すると根が保水空隙に
食い込み容易にはがれにくくなり植物の除去時に
残根が生じる。この問題を解決するためには該保
水シート状物の上面を完全に覆う根を通さないシ
ート状物を用いることが有効である。該根を通さ
ないシート状物は親水性、透水性を有し最大径が
20ミクロン以下の微細孔を無数にかつ均一な分布
で保有する柔軟なシート状物が挙げられる。微細
孔の最大径が20ミクロン以上になると植物の根が
該シート状物を貫通し該保水性シート状物に侵入
してかみにつき、植物除去時に切断され残根とし
て残り腐つて病気の原因となるため該保水シート
を何作にもわたつて使用できなくなる。しかし該
微細孔の最大径が非常に小さい場合、たとえば５
ミクロン以下の場合、該保水シート状物よりの水
耕液の浸出が阻害され植物の成育に問題が生じ
る。該根を通さない透水性シート状物は該保水シ
ート状物に密着して機能するものであるが、透水
性シート状物が十分なる保水性、吸水性および適
度の厚さを有しているならば、該保水シート状物
を使用せず該根を通さないシート状物を単体で直
接該基盤の上に設置してもかまわない。該根を通
さないシート状物は繊維状物で構成される織布、
不織布、マツト状物あるいは樹脂からなるシート
状物など親水性、透水性、柔軟性を有し根を通さ
ない構造であれば天然体物質、合成物質あるいは
有機物質、無機物質のいずれであつても使用でき
る。

本発明の設備は植物の根が成育する基盤部と植
物体を保持する保持板を主構成要素とするが、流
下した余剰水耕液を回収するために底板部を分離
設置することも設備設置あるいは保管、輸送など
において有効である。同じ目的で該基盤の断面を
薄肉（たとえば10〜30mm程度）で形成された山型
とし、輸送、保管の際コンパクトに積重ねること
ができるようにすることも有効である。該保持板
についても同様に薄肉（たとえば10〜30mm程度）
の山型にすることが有効である。これらの構成材
は木材、セメント材、樹脂などいずれの材料で形
成されていてもかまわないが、発泡ポリスチレン
の成型物を使用するのが断熱性、軽量性などの点
から最も有効である。

また該基盤および／または該底板上に長さ方向
に連続した非透水性のフイルムを設置すると該設
備の長尺化に対して有効である。

次に本発明の一実施態様を添附の図に従つて説
明する。

第１図の幅方向断面において長さ方向に傾斜さ
せた平板底板１の上に非透水性のフイルム２を設
置し、フイルム２の上に山型断面の基盤３を設置
する。該基盤３の山型の頂部を平面とし該平面部
に設けた凹入部４に長さ方向に適当な間隔で配置
された複数個の吐出口５を有する給液パイプ６を
没入配置する。該底板および該山型基盤の全面に
保水シート状物７を表面に密着させるようにして
設置し、さらに該保水シート状物７の上に密着さ
せて根を通さない透水性シート状物８を設置す
る。該根を通さない透水性シート状物８の上部に
適当な間隙を空けて該基盤３の断面形状に沿つた
山型断面の薄肉で形成された植物体保持板９を設
置する。該植物体保持板９には植物を適当な大き
さまでマツト状物などに根を張らせて育苗した幼
苗体１１を入れる複数個の孔１０が設けられてい
る。孔は第３図に示すように植物体保持板９の山
型頂部に、あるいは傾斜部に設けるのが好まし
い。該幼苗体１１のマツト状物の底部が該根を通
さない透水性シート状物８の上に接するように、
かつ上部が該保持孔１０よりわずかに出ているよ
うに設置させて保持する。

水耕液貯溜タンク１２よりポンプ１３により送
液パイプ１４を通つて送られる水耕液が給液パイ
プ６に入り、複数個の吐出口５より吐出され該保
水シート状物７に浸透吸収され、該根を通さない
透水性シート状物８より表面に浸出する。該根を
通さない透水性シート状物８の上に接して置かれ
た幼苗体のマツトより出ている根が浸出してきた
水耕液を吸収して植物が成長する。

余剰の水耕液は該保水シート状物７の内部を基
盤の山型の斜面に沿つて幅方向に流下し底板１上
のフイルム２上に集まる。該フイルム２上に集ま
つた余剰水耕液は該底板１の長さ方向の傾斜に沿
つて傾斜下部に流下し水耕液貯溜タンク１２に環
流する。水耕液が該保水シート状物７に均一に分
布して浸透するように該山型断面基盤３の凹入部
と斜面を連通する複数個の細幅の溝１５を該基盤
３の頂部に設けている。

＜本発明の効果＞ 本発明の水耕栽培システムを用いて行つた栽培
実験ではみつば、しゆんぎく、トマト、きゆうり
などの通常栽培品目はもちろん、一般に困難とさ
れるほうれん草でも良好な成育が得られた。ほう
れん草は根が太く根毛が少ない植物であるため酸
素を吸収しにくく根が水に浸漬されるタイプのシ
ステムでは成育が不良であり、他方ロツクウール
の如く水、空気の混在できるシステムでは成育は
良いが、一作のサイクルの早い植物では残根が除
去されないため何度にもわたる生産が困難にな
る。特にほうれん草のように連作障害の強い植物
では残根は大きな問題である。本発明のシステム
では根を通さない透水性シート状物に根が張付く
ようにして成育し、植物除去時には容易に根全体
を除去できることから、連続して何作も生産する
ことができた。また果実成熟時に水切りが必要な
メロンの栽培では水量を減らしても保水シート状
物がバツフアーとなり植物を枯らすことなく均一
に適度の水切りができるため良好な成育が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係わる植物栽培装置実施の一態
様を示し、第１図は要部の幅方向断面図、第２図
は側面図、第３図は斜視図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 幅方向に傾斜する面を有する基盤と、該基盤
   の傾斜面上に水耕液を流すために該基盤の長さ方
   向に沿つて配置された複数個の吐出口を有する給
   液パイプと、該基盤面と間隔をおいて基盤上に配
   置され且つ植物体基部を保持する孔を開けた保持
   板とからなり、該保持板に保持された植物の根が
   該基盤との間隙で成育するようにした水耕栽培装
   置。 ２ 基盤の幅方向の断面が山型であり、給液パイ
   プを該山型の頂部に配置することにより、吐出さ
   れる水耕液が該山型基盤の両側斜面を流れるよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 基盤の傾斜頂部に平面部を設け、該平面部に
   該給液パイプを設置する凹入部を設けた特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の装置。 ４ 基盤の下面に底板を設置し余剰液を回収する
   特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記載
   の装置。 ５ 基盤および／または底板上に非透水性フイル
   ムを設置した特許請求の範囲第１項〜第４項のい
   ずれかに記載の装置。 ６ 基盤上またはフイルム上に保液量200ml／m²
   以上、水吸い上げ高さ10cm以上、厚さ50mm以下で
   ある保水シート状物を設置し、該シート状物上で
   根を成育させる特許請求の範囲第１項〜第５項の
   いずれかに記載の装置。 ７ 基盤上又はフイルム上又は保水シート状物上
   に重ねて、親水性、透水性にすぐれ、最大径が20
   ミクロン以下の微細孔を多数有する透水性シート
   状物を設置し、このシート状物上に植物の根を成
   育させる特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれ
   かに記載の装置。 ８ 植物体保持板の断面形状が山型であり、山型
   の頂部または斜面部に植物体基部を保持する孔を
   開けた特許請求の範囲第１項〜第７項のいずれか
   に記載の装置。 ９ 山型基盤が薄肉の素材で形成されている特許
   請求の範囲第１項〜第８項のいずれかに記載の装
   置。 １０ 給液パイプを保持する凹入部において、該
   凹入部より溢れた液が該基盤面に均一に流下する
   ように凹入部と斜面を連通させる複数個の溝を適
   当な間隔で設けた特許請求の範囲第１項〜第９項
   のいずれかに記載の装置。