JPS63309118A - 植物体の栽培方法及びその装置 - Google Patents

植物体の栽培方法及びその装置

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JPS63309118A
JPS63309118A JP62143928A JP14392887A JPS63309118A JP S63309118 A JPS63309118 A JP S63309118A JP 62143928 A JP62143928 A JP 62143928A JP 14392887 A JP14392887 A JP 14392887A JP S63309118 A JPS63309118 A JP S63309118A
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plant
air
culture solution
hydroponic
tank
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JP62143928A
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English (en)
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Yoshihiko Iwasaki
義彦 岩崎
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KIYOMOTO TEKKO KK
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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】 〔発明の目的〕 (イ)産業上の利用分野 本発明は例えば穀物類、豆類、野菜類、果実類等の農作
物、花弁類、草花、樹木等の担子菌植物、シダ植物及び
種子植物の植物体の栽培方法及び装置に関し、特に植物
体の生長を促進させる方法及びその装置に関するもので
ある。
特に、本発明は、培養液或は培養液を注いだ砂又は砂礫
に植物を栽培する方法及びその装置に関する。
(口〉従来の技術 従来の水栽培即ち水耕法、砂栽培即ち砂耕法、磯栽培即
ち礫耕法としては、空気供給ポンプに細長いビニールホ
ースを取り付け、該ホースに等間隔に小孔を明け、栽培
槽中に浸漬して空気を供給し、発泡させながら養分を含
む培養液中に空気を溶存させる方法、あるいは培養液を
供給ポンプで栽培槽に導入する際に、空気の巻き込みを
利用して培養液と空気を接触させ、該培養液中に空気を
溶存させる方法、あるいは培養液の供給ポンプに細長い
パイプを取り付け、該パイプに等間隔に明けた小孔を通
して培養液を空気中に噴射させることにより、培養液中
に空気を溶存させる方法などがある。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 しかし、これらいずれの方法も植物体の生長不良、根腐
れ等の問題を生じ、栽培植物の収穫及び栽培効率が低く
、問題とされている。
本発明は、従来の水耕栽培における栽培植物の収穫及び
栽培効率に係る問題点を解決することを目的としている
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明は、これらの点を考慮し、より効率的な方法と装
置を開発すべく、種々研究の結果完成したものであり、
根腐れ等を起さずに、高い収穫及び栽培効率で植物を栽
培できる水栽培、砂栽培及び礫栽培法並びに水栽培、砂
栽培及び礫栽培装置を提供するものである。
すなわち本発明は過飽和の空気を溶存する培養液に植物
の根茎部の少くとも一部を接触させることを特徴とする
植物体の栽培方法にあり、また本発明は培養液に植物の
根茎部を浸漬して植物体を栽培する栽培槽を備える植物
体の栽培装置において、栽培槽が、加圧空気供給源に接
続用の接続口を有する加圧空気室及び微小孔を有する多
孔質部材を介して該加圧空気室に連通する培養液室を具
備していることを特徴とする植物体の栽培装置にある。
本発明において植物体は、穀物類、豆類、野菜類、果実
類等の農作物、花弁類、草花、樹木等の種苗を含めた、
即ち担子菌植物、シダ植物及び種子植物全体を意味する
ものである。
本発明においては、植物体の生長を促進するなめに、過
飽和の空気を溶存する水耕液等の培養液を植物体の少く
とも一部に接触させる。この場合根糸を有する植物体に
ついては、水耕液等の培養液は、根系に供給してもよく
、あるいは根系を浸漬させてもよい、しかし、根系を充
分に接触させるために浸漬させるのが好ましい。
空気を水中に溶解させるには加圧空気が使用される。加
圧空気と培養液との接触を十分に行うために、本発明に
おいては、微小孔を有する多孔質隔離部材を介して加圧
空気等の培養液とを接触させる。
本発明において、短時間に空気を過飽和に溶解させるた
めに、微小孔としては、0.1乃至10ミクロンの孔径
のものが使用される。しかし、約1ミクロン特に平均径
1ミクロンで孔径が比較的揃っているものは、極めて短
時間に、空気を過飽和にまで溶解できるので好ましい、
したがって、本発明において、多孔質隔離部材は、微小
孔を多数備える材料であって、耐水性、耐食性で加圧空
気圧に耐える機械的強度を有するものであれば如何なる
材料も使用することができる。これらの要件を備える材
料としては、例えば、目の細い多孔質ガラス、多孔質セ
ラミック等の多孔質材料があるが、特に、しらすポーラ
スガラス即ち、S、P、Gと称される材料は、耐水性及
び耐熱性にすぐれ、容易に入手できるので好ましい。
本発明の装置においては、栽培槽は、少くとも加圧空気
室と培養液室とを備えており、加圧空気が培養液室内の
水に溶解するように、加圧空気室と培養液室は微小孔を
有する多孔質隔離部材の微小孔を介して互いに連通して
形成される。この場合、前記多孔質隔離部材は、板状、
箱状又は中空筒状等程々の形状に形成することができる
加圧空気室を、前記多孔質隔離部材で、円筒形状に形成
する場合には、培養液室内に設けるのが、空気と培養液
との接触面積が大きくなるので好ましい、また、培養液
室の一部を前記多孔質隔離部材で円筒形状に形成する場
合には、加圧空気室内に設けるのが好ましい、いずれの
場合にしても、培養液中の過飽和の空気の溶解濃度を一
様に高めるために、培養液室の培養液は、常時循環させ
るように流すのが好ましい。
(ホ)作用 本発明は、空気を過飽和に溶解させた培養液を植物体に
供給し、あるいは植物体をこれに浸漬させて、より多く
の酸素を植物体に吸収させるようにしたので、供給ある
いは浸漬された植物体において、生化学反応が促進され
、多量の活性エネルギーが蓄積されて、植物体の養分吸
収能力を高め生長を促進させることになる。
本発明の装置において、加圧空気室と培養液室を多孔質
隔離部材の微小孔で連通させたので、培養液室の培養液
中に、空気中の酸素を極めて短時間に且つ多量に溶解さ
せることができる。したがって本発明によると植物体の
生長が極めて短時間に行なわれることになる。
実施例 以下、添付図面を参照して本発明の実施の態様について
、その例を説明するが、本発明は、以下の説明及び例示
によって何ら制限されるものではない。
第1図は、本発明の一実施例についての概略の説明図で
あり、第2図は、本発明の他の一実施例における空気溶
解部の概略の部分的側断面図であり、第3図は、本発明
の別の一実施例における空気溶解部の概略の部分的側断
面図である。
第1図において、水耕装置1は、水耕栽培槽2と空気溶
解槽3を備えている。この中、空気溶解槽3は、加圧空
気導入口4及びドレン抜き5を側壁6に形成されている
管状筒体7内に、多孔質中空管8を挿通して筒体7の両
端9及び10において、夫々、0−リング11を第一の
固定フランジ管12の突出部に載置させ、これを変形す
ることにより固定されている。本例においては、筒体7
の両端9及び10における吸水導管13及び供給導管1
4の接続は、同様に行われている。
この接続構造について、第1図に破断して示されている
吸水導管13側を例に説明する。
筒体7の端部9の内側のねじ山15に螺合している第一
の固定フランジ管12の内側に第二の固定フランジ管1
6が挿通されている。該第−の固定フランジ管12の延
長部17は、外側で袋ナツト18に螺合しており、袋ナ
ツト18の中央孔19内に延長部20が挿通されている
押え管21のフランジ部22を、袋ナツト18を螺合さ
せることによって、押し込み、これによって、0−リン
グ11′を変形させて、多孔質中空管8を気密に固定し
ている。
押え管21の延長部20の端部には、吸水導管の端部2
3は締具24により固定されている。吸水導管13には
、給水管25がバルブ26を介して接続しており、一端
はバルブ27及びポンプ28を介して水耕栽培槽2内に
浸漬されてストレーナ29が取付けられている。
他方、供給導管14は、押え管30の延長部31に接続
しており、一端には多数の吹出口32を備える吹出管3
3に接続している。水耕栽培槽2には、水温調節器34
に接続する水温調節コイル35が設けられている。
また、空気導入口4に接続する空気導入管36には、バ
ルブ37、フィルタ38及びコンプレッサー39が設け
られており、その端部は大気に開ロして吸気口40を形
成している。
空気溶解槽3の加圧空気室41の圧力は、空気導入管3
6に取付けられている圧力計42により測定され、多孔
質中空管8内の空気溶解室43の水圧は、吸水導管13
に取付けられている圧力計44により知ることができる
(1)多孔質中空管 本例において、空気溶解N13中に使用する多孔質中空
管8の素材は多孔質ガラスである。この多孔質ガラスは
、宮崎県工業試験場の中島忠夫・清水工高・河野幹雄の
諸氏により南九州−帯に豊富に埋蔵する火山灰シラスを
主原料とし、これに、石炭とホウ酸を添加合成したCa
O−B20z−3i 02−A120x系ガラスを熱処
理、酸処理することによりきわめて精密に制御された微
小孔を有する多孔質ガラスが開発され、その製法は特許
出願され、特開昭57−140334号に示されており
、通称S 、 P 、 G (5hirasu Por
ous Glass)と称せられている。
その性質は硬質で耐熱耐水性を有し、本発明にきわめて
重要な役割を果たしている。
(ii)加圧空気室 本例においては、空気溶解槽2は1、肉厚511、内径
20zz、全長200zzのアクリル樹脂製であり、そ
の中に設ける多孔質中空管8は、上記S。
P、Gであり肉厚1zz前後で、これに1ミクロン程度
の孔が多数形成されており(気孔率50%以上)、外径
10zzで全長200izのものが使用されている。
(iii )水耕栽培槽 本例においては、水耕栽培槽2は、15ON容量となっ
ている。ここへコンプレッサー3つにより151/分の
空気を加圧空気室41を通して給送する一方、供給ポン
プ28により、101/分の水耕液を前記空気溶解室4
3に通液せしめると多量の酸素を含んだ水耕液45が供
給導管14を経て、上記水耕栽培槽2へ供給される。丈
なこの水耕栽培槽2の水はストレーナ2つ、吸水導管1
3を経て吸水(循環)ポンプ28により10!/分で空
気溶解室43に供給されて、再び水耕栽培槽2へ循環さ
れる。
本例は、以上のように構成されているので、あらかじめ
植物体の生長に適した養分などを溶解調製した水耕液を
、供給ポンプ28により所定の圧力に加圧して、別の適
所に設けた溶解槽3中に通すと共に、この溶解槽3中に
設けた多孔質中空管8中にコンプレッサー39により所
定圧力に設定した圧縮空気を前記多孔質中空管8の外側
の加圧空気室に通して微細粒の気泡が空気溶解室43内
に発生するようにし、加圧水中に酸素が溶存するように
する。
次いで、この加圧空気室41中で酸素を過飽和に溶存解
させた水耕液45を水耕栽培槽2中に供給導管14を通
じ注入すると、飽和濃度を越えて多量の空気(酸素)を
含んだ水耕液45が水耕栽培槽2中に複数の噴射孔32
より放出されるなめ、水耕栽培槽2内は、酸素の過飽和
状態になる。この過飽和に空気を溶解した水耕液に浸漬
された植物体は、多量の活性エネルギーを生成、蓄積し
、養分吸収能力の向上させ、植物体の生長を著しく促進
させることができる。
なお、この水耕栽培槽2中の水耕液45はストレーナ2
9及び吸水管25を経て、吸水(循環)ポンプ28によ
り、再度、前記空気溶解43に戻し、ここで再び圧縮空
気に接触して酸素の補給を行ない、水耕栽培槽2へ供給
導管14を経て循環することもできる。
また、水耕栽培槽2中の水耕液の温度を一定に維持する
必要がある場合は、水温調節器34を設置し、水耕栽培
槽内の水温の調節をはかる。
蒸発等により、水耕栽培槽2の水耕液位が所定のレベル
から低下したときは、ポンプ46を作動させて、給水管
25バルブ26を経由して、新たな水耕液を補給する。
第2図は、空気溶解槽3内に複数個の多孔質中空管を取
り付けた場合を示すものであり、効率をあげることがで
きる。所望数の多くの多孔質中空管を取り付ければ、本
図において、第1図に対する部分には、同符号が付され
ている。
本例において、空気溶解m3には、多孔買中空管8が、
二本設けられており、夫々、管状筒体7の固定管板47
の螺子付きの孔48内に、O−リング11を介して固定
されている。この場合、〇−リング11は、押え管48
を介し、固定フランジ管49を螺合することによって変
形されて、多孔質中空管8の管壁に密に接触して、それ
を保持する役割を果している。この固定管板47のフラ
ンジ部50には、筒体鏡板51のフランジ部52がボル
ト留めされており、その中央開口部53は、吸水導管1
3の端部54が接続固定されている。
第1図及び第2図に図示される例においては、空気溶解
室43中には水耕液が約1kg/cz”に加圧されて導
入される。この水耕液に対し吸気口40よりコンプレッ
サー39により約2ktt/cm2の圧縮空気がエアー
フィルター38を通じ空気導入管36により多孔質中空
管8の外側の空気室に圧送される。この場合は、1ミク
ロンの多数の気泡を含んだ加圧水耕液が供給管14を通
じて水耕栽培槽2に圧送することができる。
また、第3図は、加圧空気室41を多孔質中空管8中の
内側に設ける例を示すものであり、空気溶解槽3には、
多孔質中空管8が固定されている。
本例において、多孔質中空管8の一方の端部55は、第
1図の例と同様に第一の固定フランジ管12と第二の固
定フランジ管16の間で0−リング11を変形させて固
定されており、多孔質中空管8の端部55を囲む室56
を気密に形成するために、押え蓋部材57と第二の固定
7ランジ管の間の0−リング11′を袋ナツト58を螺
合させることによって、押え蓋部材57で押圧変形させ
ている。
空気溶解槽3の側壁7の一方には、吸水導管13に接続
する導入口59が設けられており、他方には供給導管1
4に接続する流出口60が設けられている。
多孔質中空管8に空気を送る場合は、吸気口(図示され
ていない、)よりコンプレッサー39により、エアーフ
ィルター38、空気導入管36を経て約2 kg/ c
w2Gの空気を加圧空気室62に圧送し、他方、加圧空
気溶解室61中に約1 kg/ cz2Gで加圧された
水耕液を圧入せしめると、空気溶解室61中には微小気
泡が生じ、気泡中の酸素ガスが水耕液に容易に溶けて過
飽和の酸素を溶存する水耕液が得られるのでこれを供給
導管14によって、次の水耕栽培槽2に複数の吹出口3
2を通じて、前記同様に放散せしめるのである。
以下に、第1図に示される装置を使用して、酸素溶解試
験を行った結果を例として示す。
例 水温18℃の水耕液(地下水)を、供給ポンプ46によ
って、空気溶解槽3のSPG管(孔径1.3ミクロン、
気孔率50%)8の内側に流量101/分、圧力1 k
g/ cx2G以上で加圧通水する一方、外側より圧縮
空気15Ni’/分、2kg/cw2G以上で圧入して
、加圧空気室出入口の水耕液中の02濃度の変化を調べ
た。その結果を第1表に示す。
〔第1表〕 通水時間(経過) 加圧空気室出入口の02濃度入口側
(ppm )  出口側(ppm)0(スタート’) 
  0.8      0.83分子&    0.8
     9.2(過飽和)5   ノI      
      O,89,4(I)   )10    
ツノ           0 .8        
   9 .3  (ツノ   )以上のように1回の
パスの通水にもかかわらず5o2濃度はただちに過飽和
状態に達している。上記同一条件で従来技術を使用した
場合はo2濃度は3〜4 ppm程度であり、本例にお
いては、約3倍の02濃度が得られることを確認した。
(2)  ゛を  L理した4ケ 水耕栽培mlに水温18℃の水耕液(地下水)1501
を満たし、ストレーナ29、吸水導管13を経て、循環
ポンプ28により空気溶解槽3中のSPG管(孔径1.
3ミクロン、気孔率50%)8の内側を流JltlO1
/分、圧力1kg/cm2G以上で加圧通水する一方、
外側から圧縮空気を、流量15N17分、圧力21g/
cx”0以上で圧入した後、供給導管14を経由して水
耕栽培槽2に注入する要領で、繰り返し循環処理した場
合の02濃度変化を調べた。その結果を第2表に示す。
〔第2表〕 循環時間    水耕栽培槽o2濃度 (分)                (ppm)0
       1.5(初期値) 5      5.0 15       9.0(飽和) 30      10.1過飽和) 60      10.6(H) 90      10.6(II   )以上のように
約30分後には過飽和状態に達する。
しかし、従来技術を使用した場合は、同一条件であって
も、飽和状態に達する迄に数時間を要し、過飽和状態は
得られないことが確認された。
以下に、本発明による場合と従来の装置の場合との植物
体の生長比較試験を行なった例を示す。
例1.ネギの場合 室温(20℃)下で本発明の空気溶解槽で処理した水道
水と処理されない通常の水道水に、夫々、ある程度生長
したネギの根茎部を浸漬し栽培した。
約3週間後に比較したところ根部の生長に著しい差がみ
られ、また、体長にも差が認められた。この結果を第4
図に示す、第4図において、左側は、本発明の空気溶解
槽で処理されない通常の水道水に浸漬した例であり、右
側は、本発明の空気溶解槽で処理された水道水に浸漬し
た例である。
例2.カイワレダイコンの場合 本発明の空気溶解槽で処理した水温25〜30℃の水道
水及び処理しない水温25〜30℃の水道水にカイワレ
ダイコンの種子を、夫々、漬けて約5日間放置した後の
生育状況は、根部、体長に明らかに差異がみられ、効果
が確認された。この結果を第5図に示す、第5図におい
て、左側は、本発明の空気溶解槽で処理されない水道水
に漬けた例であり、右側は、本発明の空気溶解槽で処理
された水道水に漬けた例である。
例31本発明の第1図に示される水耕装置を用いるが、
空気溶解槽3に通さないで、単に水耕栽培槽の水を循環
した場合と、本発明の第1図に示される空気溶解槽3を
通して水耕栽培槽2の水を循環させる本発明の第1図に
示される場合との植物体の生長比較試験が、カイワレダ
イコンを用いて行われた。
一方の水耕栽培槽に水温30℃(一定)の地下水を10
01入れて、第1図に示される空気溶解槽3を通して連
続水循環させ、他方の水耕栽培槽2では、単にポンプ2
8により連続水循環させ、それぞれの水耕栽培槽内水に
カイワレダイコンの種子を漬けて、約4日間の生育状況
について比較を行った。その結果第3表に示す様に発芽
数、体長等に明らかに差異がみられ、本発明のすぐれた
効果が確認された。
(以下余白) (第3表) 培させたちの 発芽数 (個/種播数)   40/80  21/80体  
  長   最大  103        85(m
z)     平均  67    54茎部の太さ 
 最大 2.2    1.7(zw)     平均
 1.6    1.4根部の長さ くax>      40〜80 30〜70全重量(
f)      5.1    2.2〔発明の効果〕 本発明は過飽和の空気を溶存する培養液に植物体の一部
を接触させるので、従来の方法及び装置と比較して、多
量の活性化エネルギーを生成N積し、そのエネルギーに
より植物の養分吸収能力が高まることになり、発芽数を
増加させ、生長を促進することができ、したがって、生
産性を高めることができる。
また、本発明装置は、微小孔を通して培養液に酸素を溶
解させるものであって、構造が極めて簡単で、運転操作
も容易であり、従来技術に対し、酸素溶解効率が著しく
高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例についての概略の説明図で
あり、第2図は、本発明の他の一実施例における空気溶
解部の概略の部分的側断面図であり、第3図は、本発明
の別の一実施例における空気溶解部の概略の部分的側断
面図である。 第4図は、本発明と従来技術をネギについて行った比較
例の結果を示す写真であり、第5図はカイワレダイコン
について行った比較例の結果を示す写真である。 図中の符号について、1は水耕装置、2は水耕栽培槽、
3は空気溶解槽、4は加圧空気導入口、5はドレン抜き
、6は側壁、7は管状筒体、8は多孔質中空管、9及び
10は筒体の両端、11及び11°は0−リング、12
は第一の固定フランジ管、13は吸水導管、14は供給
導管、15はねじ山、16は第二の固定フランジ管、1
7は第一固定フランジ管の延長部、18は袋ナツト、1
9は中央孔、20は押え管21の延長部、21は押え管
、22はフランジ部、23は吸水導管の端部、24は締
具、25は給水管、26はバルブ、27はバルブ、28
は循環ポンプ、29はストレーナ、30は押え管、31
は押え管30の延長部、32は吹出口、33は吹出管、
34は水温調節器、35は水温調節コイル、36は空気
導入管、37はバルブ、38はフィルタ、39はコンプ
レッサー、40は吸気口、41は加圧空気室、42は圧
力計、43は空気溶解室、44は圧力計、45は水耕液
、46はポンプ、47は固定管板、48は螺子付きの孔
、49は固定フランジ管、50は固定管板のフランジ部
、51は筒体鏡板、52は筒体鏡板のフランジ部、53
は中央開口部、54は吸水導管の端部、55は多孔質中
空管の端部、56は端部を囲む室、57は押え蓋部材、
58は袋ナツト、59は導入口、60は流出口、61は
空気溶解室、62は加圧空気室である。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)過飽和の空気を溶存する培養液に植物の根茎部の
    少くとも一部を接触させることを特徴とする植物体の栽
    培方法。
  2. (2)過飽和の空気を溶存する培養液が、微小孔を通し
    て培養液中に空気を溶解させることにより、形成される
    ことを特徴とする特許請求範囲(1)項に記載の植物体
    の栽培方法。
  3. (3)培養液が天然水あるいは人工処理水に養分を溶解
    させた水溶液であることを特徴とする特許請求範囲第(
    1)項又は第(2)項に記載の植物体の栽培方法。
  4. (4)微小孔乃の孔径が0.1ミクロン乃至10ミクロ
    ン好ましくは約1ミクロンの孔径を有するものであるこ
    とを特徴とする特許請求範囲第(2)項に記載の植物体
    の栽培方法。
  5. (5)培養液に植物の根茎部を浸漬して植物体を栽培す
    る栽培槽を備える植物体の栽培装置において、栽培槽が
    、加圧空気供給源に接続用の接続口を有する加圧空気室
    及び微小孔を有する多孔質部材を介して該加圧空気室に
    連通する培養液室を具備していることを特徴とする植物
    体の栽培装置。
  6. (6)加圧供給源に接続用の接続口を有し、微小孔を有
    する多孔質部材で形成された円筒体が、栽培槽内に設け
    られていることを特徴とする特許請求範囲第(5)項に
    記載の植物体の栽培装置。
  7. (7)培養液供給用接続口及び培養液排出用接続口を有
    し、微小孔を有する多孔質部材で形成された円筒体が、
    供給源に接続用の接続口を有する加圧空気室内に設けら
    れていることを特徴とする特許請求範囲第(5)項に記
    載の植物体の栽培装置。
  8. (8)多孔質部材の微小孔が0.1ミクロン乃至10ミ
    クロン好ましくは約1ミクロンの孔径を有するものであ
    ることを特徴とする特許請求範囲第(5)項乃至第(7
    )項のいずれか一項に記載の植物体の栽培装置。
  9. (9)室中に多数の細孔を設けた中空管を設け、この中
    空管の外側又は内側の一方を圧縮空気供給源に接続し、
    他方を栽培槽に接続して培養液の循環路が形成されてい
    ることを特徴とする植物体の栽培装置。
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