JPS62224220A - 水耕栽培法および装置 - 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】 ■川の玄亘分屋 本発明は、植物を水耕栽培するための改良法および装置
に関する。より詳細には、本発明は、水用栽培時の根浸
出液（ｅＸｕｄａｔｅｓ）の悪影響を克服する手段を提
供する。

発明の技術的背景ならびにその問題点 すべての水１．Ｉｔ１システムの主要問題の１つは、根
浸出液が根に供給される養液（ｎｕｔｒｉｅｎｔｓｏｌ
ｕｔｉｏｎ）を汚染するのを防止することである。

根系のすぐ回りの養液中での代謝老廃物のいかなる蓄積
も、新鮮な養分塩、ガスおよび水の吸収を累進的に阻害
し、根組織内の老廃物の濃度を代謝活性を阻害する水準
にまで上げさせる。

静止養液においては、この問題は極めて重大である。根
のＪぐ回りの領域からの代謝老廃物の分散おＪ：び根へ
の新鮮な養分の提供および溶存酸素の提供は、自然の拡
散によって達成できるものに限定される。静止溶液中で
の拡散によって達成可能な移動速度は、自然の代謝速度
が幼植物または低成長植物、例えば観賞植物におけるよ
うに低い場合以外は植物の健全な成長を持続するのには
通常不適当である。１べての伯の場合には、叶仝な成長
は、大抵の植物を結実させるには余りに短い限定期間の
み静止溶液中で持続できるだけである。

発明の目的および発明の概要 本発明者等は、本発明の一態様に従って、この問題が養
液を表面張力によって養分供給源（ａｎｕｔｒｉｅｎｔ
　５ｕｐｐｌｙ　）から引き上げ（ｄｒａｗ）　、親水
性材料の層によって植物の根系に搬送し、前記養液が前
記根系を横切って一方向に少なくとも間欠的に通過し、
それによって養分および水に対する２前記植物の要求を
満たしながら浸出物を前記根系から捕集領域に除去する
植物の水耕栽培法によって、軽減または克服できること
を今や見出した。

本発明の別の態様は、養液の供給源（ａ　５ｔＪｌ）ｌ
）ＩＶｏｆ　ｎｕｔｒｉｅｎｔ　５ｏｌｕｔｉｏｎ　＞
　、搬送された養液用捕集装置、養液をその根系が親水
性材料と接触している植物に毛管現象によって搬送する
、前記供給源から前記捕集装置まで延出している親水性
材料の層を具備し、それにＪ：って過剰の養液が、前記
根系を横切って通過する際に、根浸出液を前記根系から
前記補集装嵌に運ぶようにした植物の水Ｍ１栽培装買を
提供する。

発明の詳細な説明 養液流は、毛管現象によって生起され、親水性層を構成
する相互連結繊維、発泡セルなどの表面に沿って移動す
る養液の薄膜の形をとる。この養液の供給源の利点を１
７るために、それら自体親水性である植物の根は、薄膜
との緊密接触を発現し、それらから養分および水を引き
上げる。この際に、それらは、膜厚を漸進的に減少する
が、養液の流量か根系によって吸収される量よりも多い
限りは、根を通しかつ根を超える残留流があるであろう
。

本発明者は、捕集領域に搬送される養液の容量が前記植
物に供給されるものの２０〜７０％好ましくは３０〜５
０％でおる時に良好な結果を得ることができることを見
出した。

表面張力によって親水性Ｈ斜上に運ばれる溶液の薄膜は
、養分を根系に連通ずる効率良い手段を与えることが以
前から知られている。本発明者等が発明したことは、親
水性材料が根系を横切っての溶液の膜の一方向正味流が
おるように配置されるならば、根と緊密に接触している
膜が根浸出液を捕集し、かつ根系から運ぶ非常に効率の
良い手段を与えるであろうということである。本発明者
等は、膜がこのことを行なうためには、根系を超える残
留流がなければならないこと、およびこの残留流が膜を
自由液体に変えた後に捕集装置に向けることができるよ
うに養分供給源の表面よりも低い水位にまで運び下げら
れなければならないことを見出した。

根浸出液は、植物の発育パターンに影響を及ぼす際に果
たづ極めて重大な役割を有することを認識Ｊることが、
重要である。それらは、最適濃度で有益である各種の成
長調節ホルモンを含有し、最適範囲外の濃度で存在する
時にのみ植物の発育に悪影響を及ぼす。

本発明者等の発見は、植物が所望のポル−ピンバランス
を選択するのを可能にするみごとな方法を提供Ｊる。そ
れは、広範囲の環境内で欲するところを発育する完全な
自由度を根系に与える。養分供給源の直上の親水性層は
、新鮮な養液で飽和され、そして養液が根系を通過づる
時に養分温度は漸減し、浸出液濃度が増大する。本発明
者等が見出したことは、親水性層を通してのフローパタ
ーンの変動が空間的に一定に維持でき、従って根の発育
のために安定な環境を与えることができることである。

システムの１つの重要な利点は、酸の要求を大幅に減少
することである。商業的栽培においては、酸（通常、硝
酸またはリン酸）の規則的添加が、部分的には入って来
る水のｐＨを調整するため、しかし主としてアルカリ性
浸出物の影響を消すために必要とされている。本発明に
よれば、浸出液を分離することによって、溶液を所望の
ｐｌ−１水準に維持するのに必要とされる酸を実質上減
少することかできる。

システムの主要な魅力の１つは、植物が養液の静止供給
する動力のないシステムにおいてさえ、活力ある成長を
艮明間維持するのを可能にすることでおるが、混作を可
能にするという追加の利点を有づる。１つの作物、例え
ばフレンヂビーン（Ｆｒｅｎｃｈ　ｂｅａｍｓ）からの
浸出液は、別の作物、例えばメ［１ンを非常に損傷する
ことがあり、それ故同じ溶液中では成功裡に栽培できな
い。本発明者等が新しいシステムで見出したことは、浸
出液の縦方向の広がりがほとんどでなく［主流はうね（
ｒｉｄｇｅ　）を超えて捕集領域に向っている）。それ
故捕集領域にｌｆＲ送される過剰の養液が捨てられるな
らば、異なる作物が一緒に幸いにも栽培できることであ
る。

システムの別の利点は、養液を調整するのにサリーン水
（汽水）を部分的に利用できることである。既知の水耕
システムにおいては、調製水中のいかなる塩分−す、養
液を再循環するにつれて漸新的に濃厚になり、このよう
に世界の多くの領域で事実上１９ることができないよう
な高品質の水を使用しなければならないという負担があ
る。本発明の方法においては、望ましくないナリーン成
分は、植物に対して過度の浸透負荷を生じずに、連続的
に通過でき、廃棄される。

また、システムは、英国特許出願第８５０４４９４号明
細書に記載されたような高張飼養（ｈｙｐｅｒｔｏｍｉ
ｃｒｃｅｄ　ｉ　ｎｇ　）に役にたつ。高張飼養は、根
系を比較的温厚な養液に短時間さらすことによって、植
物による養分吸収を高める手段である。本発明の場合に
は、このことは、標準養液を間欠的に排水し、所定量の
より高濃厚の養液を養分供給源に導入することによって
達成できる。これが親水性材料の層と接触する時に、ぞ
れは表面張力によって引き上げられ、高濃度養液のばら
ばらの（ｄｉｓｃｒｅｔｅ）バンドとして根系を横切っ
て運ばれる。個々の根は、バンドかそれらのそばを通過
している期間に高）関度溶液にさらされ、そしてこの暴
露期間はバンド幅を調整することによって容易に制御で
きる。

養液の濃度を単に変える代わりに、その組織を変えても
よい。例えば、（票４（養液と化学的または生理学的に
不相溶性である所望の養分または養分の組み合わせを間
欠的に供給してもよい。前記の所望の養分のバンドは、
標準養液と実質上混合せずに前記親水性シート材料に通
過させることができる。例として、標準養液の存在下で
通常リン酸カルシウムとして沈’ＦＪＪるて′あろうカ
ルシウム塩の）ｄ液を周期的に供給してもよい。または
、痕跡元素を窒素の少ない溶液から周期的に供給して、
高窒素根入力による痕跡元素吸収の阻害を回避してもよ
い。

多数の種類の装置が、本発明の原理を満たすように工夫
できる。養液が、養液を添加する溝（ｇ旧１ｙ　）また
は養液を再循環させる溝から供給されることが便利であ
る。捕集装置は、更に他の溝を具備さＶてもよい。

本発明の１つの好ましい具体例においては、植物は、養
液の供給源を含有する中心溝の側壁を形成する２つの平
行うね上に支持される。うねは、養液を中心溝から植物
の根系へ、そしてうねの外壁を下って捕集ヂ！・ンネ、
ルまで連通する親水性拐料の層で覆われている。尚によ
って含有される養液は、静止または再循環のいずれかで
あることができる。養液が親水性シートを横切って流れ
る速度は、養分供給源の水位に比較しての捕集ヂＶンネ
ル中の養液の水位を制御することによって変化できる。

２つの溶液を同じ水位に維持するならば、正味の流れは
ないであろうし、植物は両方のヂＶンネルからフィード
（ｆｅｅｄ）するであろうが、捕集チャンネル中の養液
を養分供給源に比較して下げると、シートを横切って捕
集チャンネルに向かう流れは、増大するであろう。通常
、捕集装置に搬送された養液を捨てることが、有利であ
るが、本発明者等は、驚巽的なことに、この養液を植物
に供給し、かつ養液を捕集装置からパージして周期的に
比較的長い間隔で廃棄することのみによって、良好な結
果がしばしば１９られることを見出しｌこ。

捕集装置中の養液の水位は、捕集装置を養液の供給源に
浮いている容器の形で与えることによって便利に制御で
きる。容器の喫水（ｄｒａＵ（Ｉｈｔ　＞を調節するこ
とによって、養液の流量に対する敏感な変更を施すこと
ができる。更に、システムは、新鮮な養分供給源の水位
の差を自動的に補償する。

本発明の別の好ましい具体例においては、植物は、ＧＢ
−Ａ第２．１１３，５１８号明細書に記載の一般型の溝
上に支持される。このような装置においては、溝は複数
（一般に２）の別個のチャンネルからなり、植物は前記
チャンネルを分割する檗またはうね上に支持される。こ
のことは、植物の根系が２以下の別個の部分（各チャン
ネル中に１つ）の形で発育づるのを可能にし、かつ前記
部分に養分を繰り返して不等に供給させることを可能に
し、それによって前記部分を上方の植物に連結づるＭ管
組織中の細胞分化のパターンが、組織内および組織間の
多数の架橋の形成によって変化される。植物をこのよう
に栽培する利点は、前記ＧＢ−Ａ第２．１１３．５１ａ
＠明細書に十分に説明されている。本発明で使用するた
めには、うねは、前記供給チＶンネルの各々から前記う
ねの頂点まで延出し、かつうねの壁間を下って中心捕集
チャンネルに通る親水性材料の層を収容するように、そ
の頂点において分割されている。

この構造は、根系を横切っての養分流が根端から酸根ま
で常時あるという主要な利点を有する。

このように、板端には新鮮な養分供給源が与えられ、一
方養液が酸根に向かって流れるにつれて、板温出液は、
養液中に漸進的に蓄積する。本発明者等は、酸根が高濃
度の板温出液に耐えることができ、一方板端が酸根から
浸出液に余り耐えられないことを見出した。新鮮な養液
を板端に与えることによって、板端が新鮮な土壌中で成
長し、一方酸根が自己の浸出液によって汚染される領域
に存在するという自然の状態を模擬する。

前記利点は、養分が２つの供給チ（７ンネルから給送さ
れる２つの根部分に不等に循環されてもされなくとも成
立する。

植物は、便利には、繁殖ポケット中の分割壁またはうね
上に支持される。各繁殖ポケットは、親水性吸収性シー
ト材料のポケットからなり、前記ポケットはぞの上端に
おいて聞いており、かつ養液を前記ポケットに配置され
た植物、例えば種子または他の植物生殖物質に搬送する
前記材料の２以上の従属部分を有する。このような繁殖
ポケットは、ＧＢ−Ａ第２．１６４．５３６号明細書に
五Ｙ述されている。

添付図面を参照して、本発明の２つの具体例を例として
説明する。

第１図を参照りると、植物２の列が養分供給容′ａ１内
に置かれているうね４上に支持された繁殖ポケット３中
で栽培される。うねの各々は、うねの外壁を超えて内壁
を下って、養分供給容器１内に含有される養液７に浮い
ている浸出液捕集容器６まで延出ηる親水性材料のシー
ト５て覆われている。浸出液捕集Ｍ器１の喫水（Ｊ、そ
れに入る親水性＋ＡＩＦ＋が所望の流量を与える水位に
保たれるように配置されている。養液は、静止または再
Ｇ　ＩＭのいずれでもよく、そしてこの養液は、親水性
材料によって上げられ、うねを超え、植物の恨を通して
浸出液捕集容器に給送される。藻類の成長を防１卜する
ために、養分供給容器は、不透明可撓性プラスチックシ
ート８で覆われている。

操作中、養液の深さを調整して、植物のニーズを満たし
、かつ板温出液を根から捕集チ（・ンネル６に運ぶのに
適当なうねを超えて養液流を与え、この捕集デセンネル
６から養液を捨てるが、親水性材料を経て植物に返送さ
せるかのいり”れでもよい。

第２図を参照すると、植物２の列は、２つの溝９間にあ
る分割うね４上に支持された繁殖ポケット３中で栽培さ
れる。うねは、各側上で溝９から、うねの外壁を超えて
植物の根を通して分界線を下って捕集チャンネル６まで
延出している親水性材料のシート５で覆われている。溝
の各々は、静止または再循環のいずれでもよい養液の供
給源７を含有し、そしてこの養液は、親水性材料によっ
て上げられて、うねの外壁を超え、植物の根を通して、
中心捕集チャンネルに給送される。藻類の成長を防止す
るために、うねおよび溝は、不透明可撓性プラスチック
シート８で覆われている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、植物が養分供給容器内に置かれている２つの
平行うね上に支持されている第一具体例の部分切取斜視
図であり、第２図は、植物が養液の供給源を含有する２
つの溝間に配置された中心うね上に支持されている第二
具体例の同様の図である。 １・・・養分供給容器、　　　２・・・植物、３・・・
繁殖ポケット、　　　４・・・うね、５・・・親水性材
料のシート、 ６・・・浸出液捕集容器、　　７・・・養液、９・・・
溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）養液を表面張力によって養分供給源から引き上げ、
   親水性材料の層によって植物の根系に搬送し、前記養液
   は前記根系を横切って一方向に少なくとも間欠的に通過
   し、それによって養分および水に対する前記植物の要求
   を満たしながら浸出液を前記根系から捕集領域に除去す
   ることを特徴とする植物の水耕栽培法。 ２）標準養液を間欠的に排水し、所定量のより高濃度の
   養液を養分供給源に導入する特許請求の範囲第１項に記
   載の方法。 ３）前記養液が前根系を横切って１回のみ通過し、前記
   捕集領域中の養液を捨てる特許請求の範囲第１項または
   第２項に記載の方法。 ４）前記捕集領域に搬送された養液をその後前記植物に
   給送する特許請求の範囲第１項または第２項に記載の方
   法。 ５）前記植物を親水性材料のポケット中に支持し、前記
   ポケットはその上端で開いており、かつ養液を前記ポケ
   ットに配置された植物に搬送する２以上の従属部分を有
   してなる特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記
   載の方法。 ６）前記の養液の供給源が静止している特許請求の範囲
   第１項〜第５項のいずれかに記載の方法。 ７）養液の供給源、搬送された養液用捕集装置、養液を
   その根系が親水性材料と接触している植物に毛管現象に
   よって搬送する、前記供給源から前記捕集装置まで延出
   している親水性材料の層を具備し、それによって過剰の
   養液が、前記根系を横切って通過する際に、根浸出液を
   前記根系から前記捕集装置に運ぶことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の方法により植物を水耕栽培す
   る装置。 ８）標準養液を間欠的に排水し、かつ所定量のより高濃
   厚の養液を養分供給源に導入する装置を包含する特許請
   求の範囲第７項に記載の装置。 ９）植物が、前記の養液の供給源を含有する中心溝の側
   壁を形成する２つの平行うね上に支持されており、前記
   うねは前記養液を中心溝から植物の根系へ、そしてうね
   の外壁を下って捕集チャンネルまで搬送する前記の親水
   性材料の層で覆われてなる特許請求の範囲第７項または
   第８項に記載の装置。 １０）前記植物が養分供給容器内に置かれているうね上
   に支持されており、前記うねは前記の親水性材料の層で
   覆われてなる特許請求の範囲第７項〜第９項のいずれか
   に記載の装置。 １１）前記植物が２つの養液用供給チャンネル間でうね
   上に支持されており、前記うねの頂点は前記供給チャン
   ネルの各々から前記うねの頂点まで、そして下方に中心
   捕集チャンネル内に延出している親水性材料の層を収容
   するように分割されてなる特許請求の範囲第７項または
   第８項に記載の装置。 １２）前記捕集装置が、前記の養液の供給源に浮いてい
   る容器からなる特許請求の範囲第７項〜第１１項のいず
   れかに記載の装置。 １３）前記植物が親水性シート材料のポケット中で前記
   うね上に支持されており、前記ポケットがその上端で開
   いており、かつ養液を前記ポケットに配置された植物に
   搬送する２以上の従属部分を有してなる特許請求の範囲
   第７項〜第１２項のいずれかに記載の装置。 １４）前記の養液の供給源が静止している特許請求の範
   囲第７項〜第１３項のいずれかに記載の装置。