JPS63251026A - 水耕栽培装置 - 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、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ろ水耕栽培装
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０ 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
物の種類によっ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シ、
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ったり、
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
ずしも浸れた方法ではない。

以上の現状かられ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っているだけであった。したがって
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期待できず、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った
。

〈発ＢＡ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０さらに農業経営の要求条件として １）−作終了時に植物を除去する際に切断された根が残
ると、それが腐ったり、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０２）−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１はならないＯ 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当たらず種々の不満を抱いた
まま使用され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、つまり樋状体に沿って
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
させ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。

く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
するに至ったものである。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
に沿って流下させ、該基盤上に綿塊状体などに根を張ら
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−１１２００１１１７２以上、水
吸い上げ高さ１０画以上、厚さ５ｏ■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った。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＠（一般に８０〜１００
　ｃｍ　）に吐出され長さ方向に流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
たっ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６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
は水の単位流下幅当りの植物は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。

本発明者はと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
、核子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５幅方向断面における平面部の幅は２〜１０備
が適当である。また凹入部は幅、深さとも・１〜５譚程
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っ
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バイブ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１ｍｘ１ｍ
の大きさの保水シート状物を水に完全に浸漬した後−辺
が水平となるように挾んで全体を空中に吊下げ、１０分
間放置後の保液量が２００ａ／／＆以上あり、該保水シ
ート状物を３α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３０１１ＩＩＩ以上あり、かつ厚さが５０１ｍ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
２００１７／−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　１０００１！／／ゼ以上が望まし
い。また水吸い上げ高さが３０諺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５０■以上あることが
望ましい。

厚さて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５０■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１９ｗ以下、より好ましくは３
Ｗ以下である０該保水シート状物は繊維状物で構成され
る織布、不織布、マッ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っても
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ら
みつき、植物除去時に切断され残根として残り腐って病
気の原因となるため該保水シートを何件にもわたって使
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
状物よシ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、マッ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
ない構造体であれば天然物質、合成物質あるいは有機物
質、無機物質のいずれであっても使用できるＯ 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、流下し九余剰水耕
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１０〜３０ｍ＋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１０〜３０■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
た非透水性のフィ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って説明する。

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ィルム２を設置し、フィルム
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
液バイブロを没入配置する。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の断面形状に沿っ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ッ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保持板９０山型頂部に、あ
るいは傾斜部に設けるのが好ましい０該幼苗体１１のマ
ット状物の底部が該根を通さない透水性シート状物８０
上に接するように、かつ上部が該保持孔１０よ）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にょシ送液パイプ
１４を通って送られる水耕液が給液バイブロに入り、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よシ表面
に浸出する。該根を通さない透水性シート状物８の上に
接して置かれ九幼苗体のマットよシ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
の斜面に沿って幅方向に流下し底板１上のフィルム２上
に集まる。該フィルム２上に集まった余剰水耕液は該底
板１の長さ方向の傾斜に沿っ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ず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った栽培実験では
みつば、しゆんぎ＜、トマト、ｙ！ｉ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。は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
ックウールの如く水、空気の混在できるシステムでは成
育は良いが、−作のサイクルの早い植物では残根が除去
されないため倒産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
て同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
ト状物がバッファーとなシ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って配
   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ィルムを設
   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）基盤上またはフィルム上に保液量２００ｍｌ／ｍ＾
   ２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）基盤上又はフィ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。