JPS6287031A - 養液栽培方法とその装置 - 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〕 本発明は土壌を用いない植物栽培法の一つである養液栽
培法およびその装置に関するものであり、農業、家庭園
芸等の植物栽培分野において利用される。

〔従来の技術〕

養液栽培法は養液供給の方法を基準に養液循環法と養液
点滴法とに分類され、また養液循環法は養液供給方法お
よび植物根への酸素の供給方法とを基準に湛液法、ＮＦ
Ｔ法および噴霧法とに分類される（鈴木明夫、遺伝、　
　３　Ｂ（６）、　　２７−２８　（。

１９８４）Ｊ。

現在段も広（普及している方法は湛液法であるが、最近
ＮＦＴ法が次第に増加しつつある。ＮＦＴ法が増加しつ
つあるのは、（１）設備費が安い、（２）単位面、＠当
たりの貯′ｉｌ養液量が湛液法の場合の十分の一程度と
非常に少なく、したがって養液に起因する問題が生じた
際それを全量交換するという手段によって容易に対処で
きる、（３）流れの速い、層の薄い養液層を形成するこ
とができるため根圏の酸素環境が湛液法の場合より誕る
、（４）給液を停止することによって哉培槽内の養液な
はｇ完全に排出できるため、その操作（水切り操作と呼
ぶ）を活用して植物の養水分の吸収を調節し、収穫物の
品質を向上できる、という理由に依る。

ＮＦＴ法では栽培槽が長手方向に百分の−ないし二の傾
斜を有し、養液を傾斜の上方部から連続供給して非常に
大きい流速を与え、栽培槽底面に養液薄層を形成させ、
傾斜の下方部から循環ボ／プに至る系を通り再び上方部
に循Ｒするという機構によって上述の特徴が発揮される
。ＮＦＴ法の装置の場合、湛液法における液深調節管の
ように最低液深を確保する機構を有しないため給液が停
止すると養液深がはｙゼロとなり、上記（４）の機能が
実現される。

ＮＦＴ法は上述のような優れた特性を有するが、実用上
向いくつかの解決しなげればならない問題点を残してい
る。すなわち、（１）最低液深を確保する機構を有しな
いため給液が停止すると養液深がはｇゼロとなる機構は
、上述のプラス面を有する反面、植物が若（、根が未発
達な時期には枯死という事故を招く危険性があり、（２
）百分の−ないし二という傾斜では植物が成長し根が発
達するにつれて給液量が少ないと栽培槽末端（傾斜の下
方部）で溶存酸素量の不足を来たし、また給液量が多い
と給液部附近の根部を養液中に没せしめ、生育不良を招
き、また（６）百分の−ないし二という傾斜を確保する
ことはハウスの高さ、カーテン設置ノ高さ等からして必
ずしも容易ではない。

（１）の問題点を解決する方法としては、栽培槽内に吸
水性床材を敷設する方法、また必ずしもＮＦＴ法には属
さないが、ＮＦＴ法に適用しても効果の高い栽培槽長手
方向に直角に溢流用堰板を多数段げた特公昭４５−２８
５２７号公報の膜流型水耕栽培装置の方法、さらに該発
明の装置を横手方向に傾斜を有する形式に改善した特開
昭５２−１１７７３２号および実公昭５５−５２９６０
号公報等の方法があるが、傾斜の確保に関する実用上の
困難さ、装置の複雑さおよび維持管理の困難さ等のいず
れかの理由のためにこれらの方法は活用されていない。

はｇ完全に排出して酸素の供給を計る方法および傾斜角
を大きくし、さらに流速を上げて酸素の混入を計るとい
う方法があるが、後者の方法は（３）の問題点を拡大す
る性質のものであり、また特開昭５２−１１７７３２号
および実公昭５５−５２９６０号公報等の方法を用いて
も既に述べたように問題が残る。一方、前者の方法は現
在ＮＦＴ法において栽培槽の底部に根が一様に張る時期
以降に実際にげればならず、そのために機構上（１）、
（３）の問題点が解決できないという悪循環に陥ってい
る。

以上のようにＮＦＴ法の３つの問題点を総合的に解決す
る方法は未だ見出されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、前記ＮＦＴ法の長所、特に根圏の酸素環境が
良い点、給液を停止することによる水切り操作を活用し
て植物の養水分の吸収を調節し、収穫物の品質を向上で
きる点を生かし、前記ＮＦＴ法の３つの問題点を総合的
に解決する養液栽培方法および装置を提供することを課
題とする。

〔問題点を解決するための手段〕 植物が若く、根が未発達の時期には、根を乾燥の危険に
さらさないことがまず必要である。この時期の根の酸素
吸収速度は未だかなり小さく、したがって根の大部分を
養液中に置（ことができる。

したがって、排液操作終了後も根の大部分が養液中に浸
る液深を確保できる装置がこの時期の植物にとって最も
適当である。このような装置は湛液法の装置に属すもの
である。一方、植物が成長し根が発達するにつれて酸素
吸収速度が次第に増大する一方、収穫物の品質を高める
ため＋／ｃは養水分の吸収を制限する必要も生じてくる
。湛液法の場合、この要求を実現することは不可能であ
るが、種々の試みを行なった結果、湛液法の上述のよう
な優れた点を残しなから液深調節機構により調節されだ
液深以下の栽培槽内養液をＮＦＴ法のように栽培槽に傾
斜をっけな（とも自動的に槽外に排出し、かつ酸素不足
を起こさない方法を見出し、本発明を完成した。

植物が成長し、根が発達するにつれ根はマット状を呈す
るようになる。マット状に発達した根は毛管力を３火成
的に有しており、その一部を栽培槽外に伸長させた場合
、根は液深調節機構により調節された液深以下の栽培槽
内の養液を槽外に自動的に排出し、したがってこの排出
速度を基準として養液供給速度を調節することによって
養液を望ましい深さに調節できることが明らかになった
。

マント状に発達した根の毛管力による養液の上部移動距
離は作物の種類により異るが、２〜５ｃｍ程度の場合が
多（、栽培槽内の液面を溢流部槽壁トングより２〜５ｃ
ｍ程度以内にすれば槽内の養液は根を通じてはｙ完全に
槽外に排出できる。根による槽外への養液の排出は当初
毛管力を主たる作用力として行われ、一旦排出がはじま
るとサイフオン機構がこれに関与する例も認められる。

ところで伸長した根が槽外の受液部に排出された養液中
に入り込んだとしても溢流部槽壁トップから槽外養液面
までの距離を溢流部槽壁トップから槽内液面までの距離
より太き（すれば根を通じて再び槽内に養液が逆流する
ことが避けられる。マット状に発達した根を通じて栽培
槽内の養液を速かに、しかも完全に槽外に排出するため
には、養液の移動距離をできるだけ短くすると同時に、
槽外へ伸長せしめるマット状根の面積をできるだけ大き
くかつマット状根を栽培槽のあらゆる位置からはｙ均等
に槽外に伸長させることが好ましい。栽培槽長手方向に
直角の方向の槽外にマット状根が伸長し、槽長手方向の
いずれの部分でも均等なマットを形成した状態がこの目
的に最も適した状態である。このような状態を実現する
ためには生育初期より養液流を栽培槽の長手方向に直角
とし、槽縁部を栽培槽内の養液深を調節する機構゛すな
わち溢流堰板とし、槽縁部を越えて養液を溢出させ、し
かも長手方向のいずれの部位においても養液流の速さを
はｙ均一とすることが必要である。栽培槽の長手方向に
沿ってできるだけ多点で、しかも各点においてはｙ均一
な速度で養液を供給することによってこの条件は実現さ
れる。槽縁部を溢流堰板として機能させ、栽培槽内液深
を調節した場合、排出部面積が著しく大きいため極めて
大きな養液の供給速度にも対応でき、排液部面積が非常
に小さい湛液法およびＮＦＴ法の場合のように給液時に
液深が上昇し、給液速度を大きくすると排出対応が不可
能になって槽外に溢れるという問題の発生がなく、表面
張力による養液面の上昇はあるものの、置床の実質的変
化をほとんど供わずにこれらの方法に比較し著しく大き
な流速を与えることができる。

溢流堰板として機能する栽培槽縁部の高さを２〜５ｃｍ
、とくに２〜５　ｃｍ程度以下とし、液深を浅（調節し
、栽培槽の長手方向のできるだけ多点で均一に、しかも
強い勢いで養液を供給することによって液層は全層だわ
たる動きを与えられ、更に養液を液面から離れた条件で
供給した場合その動きはさらに太き（なり、乱流も生じ
植物根にとって望ましい酸素濃度環境および酸素吸収環
境が与えられる。このような条件は湛液法およびＮＦＴ
法の場合には実現の難しい条件であり、また液深の変化
をほとんど伴わずにこのような条件が与えられるため接
液部真上から根毛の多い根が多量に発生し、植物の健全
な成長に有効な働きをする。

植物は通常、ウレタンブロック、ロックウールブロック
、礫等の植物固定資材を入れた網状鉢等の中で育ｍされ
定植板の定植孔に定植されるが、液深の変化をほとんど
ともなわずに養液を栽培槽、縁部から速い速度で溢流さ
せ、また接液部真上から根毛の多い根を多量に発生させ
るためには、定植板裏面と溢流堰板として機能する槽縁
部上面との間、すなわち定植板裏と栽培槽内液面との間
に必要な巾の空間を設けることが必要である。該空間の
巾は植物の種類により異なり、０．５〜５Ｃｍ程度が望
ましい。

本発明に係る方法による場合、栽培槽長手方向に沿って
養液を移動させる場合に比較し流路が著しく短いため、
ＮＦＴ法の場合のように流れの上から下にかげて槽に傾
斜を設けて流れを速める必要がほとんどな（、槽を水平
に設置できるため施工が極めて容易となる。

本発明の方法を可能とする装置としては種々の形式のも
のが考えられるが、種々検討の結果汎用性が大きく、本
発明の方法を最も容易にしかも確実に実現する実用性の
高い装置として本発明の装置が考案された。すなわち、
本発明に係る装置は以下の特徴を有する。すなわち、栽
培槽は長手方向に対して直角な面において浅い、左右非
対象な凹状形を成し、高さの高い側壁は給液管をその給
液孔が他方の側壁より高い位置になるように配置する機
構を有し、かつその高さが他方の側壁高と給液管の給液
口より上部の高さとの合計以上の高さであり、該側壁に
沿って配置される給液管は、栽培槽長手方向のいずれの
点においてもはｇ均一な給液を可能とするように配置ｔ
された多数の給液孔を有し、該給液管より供給された養
液は、他方の側壁すなわち高さの低い側壁側から該側壁
と定植板との間に設けられた空間を通じて溢流し、該側
壁は溢流堰板として栽培槽内の液深を決定する。

また植物根も該空間を通じて槽外に伸長し、槽内の養液
を槽外に排出する。定植板はその定植板裏面と養液面と
の間に栽培する植物に適した一定の間隔を保ち、好まし
くは定植板および栽培槽内液面が水平をなす構造を有し
、さらに栽培槽底面より低い位置には溢出または排出さ
れた養液を受け、ポンプによる循環供給系に導（樋状構
造体を有する。

〔作　用〕

本発明に係る方法または装置による場合、植物の成長に
適合した根圏環境を極めて容易にしかも適切に実現する
ことができる。すなわち、植物が成長し、根が著しく発
達するまでの間は、根圏の一定の部分を酸素の混入、拡
散が効果的に良く動く、浅い養液層に常に保つことによ
って、根が乾燥の危険から保護され、かつ健全に成長し
、また養液と植物根を固定するウレタンブロック等の接
液部の上部から乾燥に強い根毛の多い根が盛んに発生し
、植物の健全な成長が保障される。一方、植物が収穫に
近づくにつれて根はマント状に発達し、その一部を槽外
に伸長せしめることによって栽培槽内の溢出が不可能な
養液をもマット状根の毛管力によって槽外にはｙ完全に
排出できるようになり、養水分の制限が可能となり、品
質の優れた収穫物を得ることができる。

〔実施例〕

本発明の装置の実施例として２つの例を図１〜７に示し
た。

第１の実施例として図１〜５に示した装置は葉菜類用の
ものであるが、定植板（５）の構造体および栽培槽（２
）の巾を変えることによって全ゆる植物の栽培に使用可
能である。図１〜２に示した例では定植板（５）および
栽培槽（２）各２系列に対して樋状構造体（１）１系列
という構成になっているが、イチゴ等の場合のように巾
の狭い栽培槽が適当である作物では定植板（５）、栽培
槽（２）、樋状構造体（１）各１系列という構成が採用
される。トマト、キーウリ等の大型果菜類の場合、イチ
ゴ等に適す巾の狭い定植板（５）および栽培槽（２）各
２系列に対して種火構造体１系列という構成が整枝誘引
および収穫上望ましい。図２中のｈ（定植板裏面と液面
との距離）の高さは、葉菜類では０５〜１　ｃｍ程度が
適当であり、トマト、キュウリ、メロン、イチゴ等では
２〜３ｃｍ程度が適当である。したがって葉菜類の場合
、定植板（５）の支持脚の高さは０．５〜Ｉ　ｃｍ程度
となり、定植板（５）を養液面と平行に保つためｊでは
定植板（５）の給液管カバ一部（８）を図１〜２．４〜
５のような凸型形状とすることか必要であるが、果菜類
の場合、定植板（５）の支持脚（７）の高さは２〜５ｃ
ｍ程度となるため定植板（５）を養液面と平行に保つの
に葉菜類の場合のように凸型形状の給液管カバー部（８
）構造を設ける必要がなくなり、支持脚（ハ以外はフラ
ットな定植板が使用可能となる。

堰高Ｈ１は２〜５ｃｍ、好ましくは２〜３ｃｍ程度以下
であることが望ましく、葉菜類でにとくに２ｃｍ程度以
下が望ましい。また堰（４）から排液面までの距離鳴は
植物のマット状根の毛管力である２〜５ａｍ程度より十
分大きくとることが望ましい。

第２の実施例として図６〜７に示した装置に主としてト
マト、キーウリ等のような大型果菜類を中心として、果
菜類のように栽植密度の小さな植物の栽培に適している
。第１の実施例と異なる点は、２つの栽培槽（２）が排
液孔（１１）をはさんで一体化された構造体、定植板（
５）および樋状構造体（１）各１系列からなり、しかも
定植板（５）が支持脚（力を有せず、完全にフラットで
ある点である。図７のｈめ高さは２〜３　ｃｍ程度が、
Ｈｌの高さは２〜５ｃｍ８度が望ましく、Ｈ２について
は第１の実施例と同様の条件が望まれる。

実施例１および２の装置の場合とも給液管以外の部分の
材料としては発泡スチロール、塩ビ、ＦＲＰ等の樹脂類
が適しており、就中発泡スチロールが優れている。発泡
スチロールを使用する場合、耐久性アップのために栽培
槽および樋状構造体の表面をポリエチレン、酢ビ等の軟
質シートでカバーして使用することが望ましく、図６中
の排液孔（１１〕の上部のシートには線状の切れ込みを
入れることで十分目的を達する。発泡スチロール製栽培
槽の場合、給液管の固定のためには実施例１および２の
いずれの場合も図３（ａ）のような構造が適しており、
給液管止具（９）を併用して固定を確実にする。なお非
発泡性の薄い樹脂板製栽培槽の場合、給液管の固定には
図３（ｂ）のような構造が適している。給液管としては
塩ビ、ポリエチレン梨等の管が使用され、一定の間隔、
例えば３０ｃｍ程度毎に同一面に直径６羽前後の小孔を
１つ有する管等が有用である。

本発明に係る装置の実施例（図１〜７）を用い、本発明
に係る方法についてその特徴を述べると次のどと（であ
り、また本発明に係る方法について以下の実施例１〜２
によって具体的に説明する。

栽培槽（２）の長手方向に沿って槽内の養液面より給１
夜孔が高くなるように固定された給液管（３）よりほに
均一′に養液が供給され、養液は浅い液層に全層にわた
り運動を与え、槽長手方向に直角の方向に移動する。植
物が若く根がマット状に発達するまでの間は給液時にも
ほとんど液深が変化せず常に養液法Ｈ，が維持され、過
剰の養液は堰（４）より定植板（５）の支持脚（力間の
空隙、または定植板（５）の底面と槽内液面間のスペー
スを通じて溢流し、樋（１）および排液管（１０）を通
じて給液ポンプに至り再び栽培槽（２）内に循環される
。根が十分発達しマットを形成し、堰（４）より定植板
（５）の支持脚（力量の空隙または定植板（５）底面と
堰（４）との間の空間を通じて欄外に伸長する時期には
、溢出の不可能な栽培槽内のＨｌの深さの養液も根によ
って槽外の樋（１）に自動的に排出される。この場合、
根による排出速度を基準として養液供給速度および供給
休止時間等を調節することによって養液法を最大深Ｈ１
以下の種々の深さに調節することができる。

樋（１）に排出され定養液は給液ボ／ブを経由し再び栽
培槽（２）内に循環される。なお、根が槽外に伸長する
までの養液の循環は、植物の酸素吸収特性あるいはその
経時的変化に適合するように設定することができ、連続
給液、間断給液のいずれの方式を採用することも可能で
ある。

実施例１ 図１〜５で特徴づけられ、図２中のｈ　＝　２ｃｍ、Ｈ
１＝１　ｃｍ、　ｗ１＝＝＝　５５　”の栽培槽２系列
・樋状構造体１系列の構成の４ｍ長の酢ビフィルムでカ
バーした発泡スチロール製装置を用い、天川インゲンの
栽培を行なった。品種としては「サーベル」を用いた。

給液は根がマット状になるまでの間は６０分間に１５分
間の間断給液とし、給液速度は５１／分とした。また根
がマット状となり槽外に養液を排出するようになった後
では連続給液を行なった。収穫盛期の根による養液排出
速度は装置当たり平均４．５１１分であり、連続給液速
度も４．５１１７分とした。一方、対照としてＮＦ’Ｔ
法による栽培を行ない、巾５５ｃｍ、長さ４ｍ、勾装置
／６０の黒ポリエチレン製チャンネルを用い、根がチャ
ンネルの底部に一様に張る時期までは連続給液を、それ
以降は６０分間に１５分間の間断給液を行ない、給液速
度は全期間２．５１／分とした。

本発明区とＮＦＴ法区間で収穫始期、初期収量、総収量
および上物率に関して差が認められ、本発明区の方が収
穫始期が２日間早く、初期収量も１０％程度多かった。

総収量および上物率は本発明区でそれぞれ８００．！９
／株、９０％、ＮＦ’ｒ法区でそれぞれ７００．ｌｉｔ
／株、７５チであった。

実施例２ 図６〜７で特徴づけられ、図７中のｈ　＝　２ｃｍ、Ｈ
，＝　２Ｃｍ、　Ｗ２＝３５Ｃｍの４ｍ長の酢ビフィル
ムカバーした発泡スチロール製装置を用い、温室メロン
の栽培を行なった。品種としては「東海アールスＰＦ９
０Ｊを用いた。給液は間断給液とし、根がマット状とな
るまでは６０分間に１５分間、根がマット状となり槽外
に養液を排出できるようになった（摘芯２週間程度前）
後では連続給液を行なった。収穫盛期の根による養液の
排出速度は装置当たり平均７１７分であった。給液速度
は全期間１０１’／分とした。一方、対照としてＮＦＴ
法による栽培を行ない、巾３５ｃｍ、長さ４ｍ、勾装置
／６０の黒チャンネルを用い、連続給液を行ない、給液
速度は全期間５１／分とした。

本発明区とＮＦＴ法区間でネットの発現状態、大きさお
よび糖度に関して差が認められ、ネットの発現状態では
本発明区の方が明らかに優れていた。大きさ、屈接穂度
計示度は本発明区でそれぞれ１．４２　ｋｇ、１ＺＯ１
ＮＦＴ法区でそれぞれ１，２５〜．１５，１であった。

【図面の簡単な説明】

図１〜５は本発明に係る装置の実施例１に関するもので
あり、図１は斜視図、図２は断面図、図３は給液管支持
部断面図、図４〜５は定植板斜視図を示す。図６〜７は
本発明に係る装置の実施例２に関するものであり、図６
は斜視図、図７は断面図を示す。給液管支持部は実施例
１と同じであり、実施例２では省略した。 １、、、、樋　　　　７．、、、支持脚２、、、、栽培
槽　　８．、、、給液管カバ一部５、、、、給液管　　
９．、、、給液管止具４、、、、堰　　　　ｉｏ、、、
、排液管５、、、、定植板　１１．、、、排液孔６、、
、、定植孔 り００．定植板裏面と槽内液面間距離 へ６９１．堰高 ！（、、、、、槽内液面と樋内液面間の距離Ｗ１および
Ｗ２１．槽中内寸法

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、栽培槽の長手方向に沿つて養液を多点からほゞ均一
   に供給し、栽培槽線部より養液を溢流させ、溢出した養
   液を栽培槽内に循環する一方、植物根がマット状に発達
   するにつれてその一部を栽培槽縁部より槽外に伸長せし
   め、溢出の不可能な栽培槽内の養液を根を通じて自動的
   に槽外に排出させ、その排出速度を基準として目的とす
   る給液条件になるよう養液の供給速度を調節し、排出さ
   れた養液を栽培槽内に循環供給することを特徴とする養
   液栽培方法。 ２、栽培槽長手方向に直角な断面が左右非対称な浅い凹
   状形を成し、該断面の一方の側壁が長手方向に養液を均
   一に供給するパイプの給液孔の高さを他方の堰としての
   機能を有する堰側壁より高い位置に固定する構造を有し
   、その高さが堰側壁高と該パイプの給液孔より上部の高
   さとの合計以上であることを特徴とする栽培槽と、堰側
   壁と植物体を植付ける蓋体底面との間に養液の溢流、植
   物根の伸長を可能とする空間を有する構造および栽培槽
   外に排出された養液を受けポンプによる循環供給系に連
   げる樋状構造体とから成ることを特徴とする養液栽培装
   置。 ３、植物体を植付ける蓋体および栽培槽養液面が水平を
   成す構造であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の養液栽培装置。