(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋内に植栽された温帯原産の樹木の根圏の土壌を冷却して該温帯原産の樹木の呼吸量を抑制することにより、前記屋内において該温帯原産の樹木を生育することを特徴とする樹木生育方法。
【請求項２】
前記温帯原産の樹木の根圏の土壌の冷却の程度は、該温帯原産の樹木の周囲の光量に応じて、決定される請求項１に記載された樹木生育方法。
【請求項３】
前記光量は、所定の期間毎に予め定められた光量の設定値である請求項２に記載された樹木生育方法。
【請求項４】
前記光量は、光量の実測値である請求項２に記載された樹木生育方法。
【請求項５】
前記光量は、所定の期間毎に予め定められた光量の設定値、または、光量の実測値に基づいて予測された一定時間先の光量の予測値である請求項２に記載された樹木生育方法。
【請求項６】
屋内に植栽された温帯原産の樹木の周囲における光量を検出し、該光量の検出値に応じて、該温帯原産の樹木の根圏の土壌の温度を制御することを特徴とする樹木生育方法。
【請求項７】
屋内に植栽された温帯原産の樹木の根圏の土壌を冷却して該温帯原産の樹木の呼吸量を抑制するための制御装置を備えることを特徴とする樹木生育装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記温帯原産の樹木の周囲の光量に応じて、該温帯原産の樹木の根圏の土壌の冷却の程度を決定する請求項７に記載された樹木生育装置。
【請求項９】
前記光量は、所定の期間毎に予め定められた光量の設定値である請求項８に記載された樹木生育装置。
【請求項１０】
前記光量は、光量の実測値である請求項８に記載された樹木生育装置。
【請求項１１】
前記光量は、所定の期間毎に予め定められた光量の設定値、または、光量の実測値に基づいて予測された一定時間先の光量の予測値である請求項８に記載された樹木生育装置。
【請求項１２】
屋内に配置された温帯原産の樹木の周囲における光量を検出する光量検出装置と、
前記温帯原産の樹木の根圏の土中の温度を制御する温度制御装置と、
前記光量検出装置による前記光量の検出値に応じて前記温度制御装置に制御信号を出力する温度設定装置とを備えることを特徴とする樹木生育装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹木生育方法および樹木生育装置に関する。より具体的には、本発明は、耐陰性の低い温帯原産の樹木を生育するための樹木生育方法および樹木生育装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オフィスビルやホテル等においては、そこでの労働者や来訪者に憩いや安らぎ感を提供したり、あるいは屋内のランドマークとして使用するため、鉢植えされた樹木が配置されることがある。オフィスビルやホテル等の屋内は、当然のことながら、人間を主体とした環境、すなわち空調設備等を利用して人間が快適であると感じる環境に制御される。一方、この屋内は、屋外に比べて光量が少ないため、あらゆる樹木が健全に生育できる環境ではない。このため、以前から、このような樹木として、耐陰性のある熱帯原産のいわゆる観葉植物が植採樹木として多用されてきた。
【０００３】
近年、日本の気候や自然を感じ取ることができる温帯原産の樹木を屋内に配置したいとの需要が高まってきた。しかし、温帯原産の樹木は耐陰性が低いため、これまでは、造園業者の経験に基づき、多少なりとも耐陰性のある樹木を屋内に配置し、枯死の前兆が現れると直ちに樹木を入替え、屋内における景観を損ねないようにすることにより、温帯原産の樹木を屋内に配置してきた。
【０００４】
しかし、屋外に比較して屋内では、耐陰性の低い温帯原産の樹木は充分な光合成を行うことができず、短期間でエネルギーの補給が不足する。このため、屋内に配置された温帯原産の樹木は、エネルギーの不足分を樹体内に貯蔵したエネルギーで補うことになり、長期間にわたっての生育は到底不可能となる。したがって、温帯原産の樹木を屋内に配置すると、頻繁に樹木の入替えを行う必要が生じることになり、この入替えに伴うコストの増加は、建物の維持および運営上、無視できない程のものになってしまう。
【０００５】
温帯原産の樹木を屋内に配置することを目的とするものではないが、植物を屋内において生育させるための提案として、特開昭４９−９９８２２号公報には、地下の根部のみの温度を湯またはその他の方法により一定の温度に加温調節または変化させ、その植物の発育を自由に調節して毛根の発達を促すことによって、季節の大気の変化に直接影響されずに比較的自由に植物を栽培する方法が、特開昭５０−１４８１３７号公報には、大地や植木鉢の鉢内に電熱線や温水パイプ等の暖房装置を設置し、植物の根を暖めることにより植物を栽培する方法が、さらに、特開平４−６３５１９号公報には、イチゴの根圏に通水管を埋設しておき、冷凍機を利用して冷却した冷却水や井戸水を通水管に流して根圏含水を冷却することによって、花芽分化を連続誘導して夏秋採りイチゴを収穫するための根圏含水冷却栽培法が、それぞれ、提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来の技術によっても、温帯原産の耐陰性が低い樹木を屋内に長期間にわたって配置することはできない。
【０００７】
すなわち、特開昭４９−９９８２２号公報により提案された方法を行って屋内のような低光量環境において温帯原産の樹木の毛根を含む根の生育を健全に保とうとすると、樹木が、能動的に養水分を吸収して低光量を補うために葉面積の拡大等の成長活動を行い、結果的にエネルギーを消耗するため、長期間にわたって生育することができない。また、屋内のような低光量環境において樹木の根部の温度を単に調節すると呼吸量が増大し、光合成と呼吸量とによるエネルギー収支のバランスを崩してしまい、長期間にわたって生育できない。
【０００８】
また、特開昭５０−１４８１３７号公報により提案された方法を行って温帯原産の樹木の根を暖めて植物を栽培すると、呼吸量が増加し、限られた少ないエネルギーを自然の状態以上に早く消耗させることになり、長期間にわたって生育できない。
【０００９】
さらに、特開平４−６３５１９号公報により提案された方法は、草本植物に対して特定の期間のみ土壌含水を冷却し、冷却された水を吸収させることによって間接的温度制御を行い、花芽分化を誘導するためのものであり、樹木の呼吸量を抑えるといった、低エネルギー消費状態とすることはできない。
【００１０】
ここに、本発明の目的は、温帯原産の樹木であっても屋内において光量に応じて土壌温度を変更することにより長期間にわたって見栄えよく、省エネルギーで生育させることができる樹木生育方法および樹木生育装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、屋内に植栽された温帯原産の樹木の根圏の土壌を冷却してこの温帯原産の樹木の呼吸量を抑制することにより、屋内においてこの温帯原産の樹木を生育することを特徴とする樹木生育方法である。
【００１２】
この本発明にかかる樹木生育方法では、温帯原産の樹木の根圏の土壌の冷却の程度が、この温帯原産の樹木の周囲の光量に応じて、決定されることが望ましい。この場合に、この光量が、所定の期間毎に予め定められた光量の設定値であることが望ましい。また、この光量が光量の実測値であることが望ましい。さらに、この光量が所定の期間毎に予め定められた光量の設定値、または、光量の実測値に基づいて予測された一定時間先の光量の予測値であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明は、屋内に植栽された温帯原産の樹木の周囲における光量を検出し、この光量の検出値に応じて、この温帯原産の樹木の根圏の土壌の温度を制御することを特徴とする樹木生育方法である。
【００１４】
別の観点からは、本発明は、屋内に植栽された温帯原産の樹木の根圏の土壌を冷却してこの温帯原産の樹木の呼吸量を抑制するための制御装置を備えることを特徴とする樹木生育装置である。
この本発明にかかる樹木生育装置では、制御装置が、温帯原産の樹木の周囲の光量に応じて、この温帯原産の樹木の根圏の土壌の冷却の程度を決定することが望ましい。また、この光量が、所定の期間毎に予め定められた光量の設定値であることが望ましい。また、この光量が、光量の実測値であることが望ましい。さらに、この光量が、所定の期間毎に予め定められた光量の設定値、または、光量の実測値に基づいて予測された一定時間先の光量の予測値であることが望ましい。
【００１５】
また、本発明は、屋内に配置された温帯原産の樹木の周囲における光量を検出する光量検出装置と、温帯原産の樹木の根圏の土中の温度を制御する温度制御装置と、光量検出装置による光量の検出値に応じて温度制御装置に制御信号を出力する温度設定装置とを備えることを特徴とする樹木生育装置である。
【００１６】
すなわち、樹木は、光合成によりエネルギーを蓄積し、呼吸によってそのエネルギーを消費している。蓄積されたエネルギーが消費されるエネルギーを上回っていれば樹木は生育できるが、逆に消費エネルギー量のほうが蓄積エネルギー量よりも多いと枯れ死に至る。
【００１７】
光合成量は光量が多ければ増加し、呼吸量は温度が高ければ増加する。それゆえ、樹木の生育には光とともに適度な温度が必要である。
温帯の屋外では、光量の少ない冬期には外気温も低下して樹木の呼吸量が減少し、光合成量とバランスがとれている。しかし、屋内のアトリウムなどでは、人間が快適に感じるように環境温度が保持されるため、冬期の外気温が低いときにも樹木の呼吸量が多いままであり、呼吸量が光合成量を上回ってしまい、枯死に至る。このため、この場合には、樹木の呼吸量を抑えるようにすれば、耐陰性の低い樹木を光量の少ない環境でも生育させることが可能になる。
【００１８】
本発明（請求項１）は、樹木の呼吸は地上部の幹、枝、葉のみでなく、地下の根も行っており、根による呼吸量がかなり多いことに着目してなされたものであり、前述したように、光量の少ない屋内に植栽された樹木の根圏の土壌を冷却することを特徴とする樹木生育方法および樹木生育装置である。
【００１９】
また、本発明（請求項２）は、根圏の土壌温度を樹木周囲の光量に応じて変化させる樹木生育方法および樹木生育装置である。樹木は、土壌温度が高いほうが活性が強いため、光合成量が呼吸量を上回っている範囲では、土壌温度がある程度高いほうが見た目にもきれいである。また、屋内に植栽された樹木に当たる光量が多いときは土壌温度も高くなり易い。したがって、樹木の周囲の光量に応じて土壌温度の設定値を変化させることにより、樹勢を強くできるとともに、冷却エネルギーを低減できる。
【００２０】
また、本発明（請求項３）は、土壌温度の設定方法の一つとして、屋内に樹木を植える前に、植える場所における年間の各期間の光量を予測し、その予測光量に基づいて期間毎の土壌温度設定値を求め、手動または自動で設定値を期間毎に変更する方法である。屋外の光量の予測方法としては、各月の代表日の毎時の太陽位置から快晴時の理論的な光量を算出し、過去の気象データに基づいた補正を行う方法がある。建物の構造に基づいて、屋外の光量のうち屋内の樹木に到達する光量の割合を算出すれば、樹木に当たる光量を予測することが可能である。
【００２１】
土壌温度の設定値を昼間と夜間とで変えることも樹木の生育に適している。
設定値の変更は、手動によって行う他に、タイマ機能とカレンダ機能を有する制御装置内のプログラムに書き込んでおき、自動で行う方法も適用できる。
【００２２】
また、本発明（請求項４）は、土壌温度の設定値を樹木が実際に受けている光量に応じて自動的に変化させるものである。光量センサの設置が必要になるだけでなく、制御装置も複雑になるが、実際の光量に応じて土壌温度の設定値を変えるため、上記の本発明（請求項２）にかかる方法および装置よりも確実な温度設定が可能になる。
【００２３】
また、本発明（請求項５）は、上記の本発明（請求項４）における温度設定を最適にするためのものである。土壌は大きな熱容量と伝熱抵抗を有するため、温度制御に対する応答の時間遅れが大きく、土壌温度の設定値を急激に変えると土壌温度のオーバーシュートが大きくなり、温度が安定しない。また、光量は小さな雲の影響などによって変動が激しい時もあり、瞬時の光量測定値に基づいて土壌温度設定値を変更すると制御が不安定になる。それゆえ、測定された瞬時光量の時間平均値をその時刻の光量検出値とするとともに、根圏の土壌の応答遅れ時間より先の時刻の光量の平均値を予測し、予測された光量に応じて土壌温度の設定値を決定する。
【００２４】
先の時刻における光量の平均値の予測方法としては、月日および時刻から現在の快晴時の理論光量を算出し、実際の光量検出値の理論光量に対する比率を求め、先の時刻の理論光量にその比率を乗じたものを予測値とすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる樹木生育方法および樹木生育装置の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態における樹木生育装置１の構成例を模式的に示す説明図である。同図に示すように、本実施の形態の樹木生育装置１は、温度設定装置２と、温度制御装置３とを備える。以下、この樹木生育装置１のこれらの構成要素について順次説明する。
【００２７】
［温度設定装置２］
図１に示すように、本実施の形態では、オフィスビルの屋内に、耐陰性の低い温帯原産の樹木４が、土壌６を収容したプランタ５により鉢植えされて、配置されている。
【００２８】
温帯原産の樹木４としては、例えば、シラカシ、ヤマモモ、モッコク、クスノキ、ユズリハ、イヌツゲ、サザンカ、サンゴジュ、トウネズミモチ、ネズミモチ、ヒラギ、セイラギモクセイ、マサキさらにはモチノキ等が例示される。
【００２９】
樹木４の近傍、または、別のエリアに温度設定装置２が配置される。温度設定装置２は、屋内に配置された樹木４の周囲における光量を日時を区切ったデータに基づいて、土壌温度を設定する装置である。
【００３０】
本実施の形態の温度設定装置２は、以上のように構成される。
［温度制御装置３］
本実施の形態の樹木生育装置１は、温度制御装置３を有する。この温度制御装置３は、熱媒を冷却する冷熱源機９と、熱媒供給ポンプ７と、熱媒循環ポンプ８と、三方調節弁１１と、冷却管１２と、土壌温度検出機１０と、ヘッダ１３とを有する。
【００３１】
この温度制御装置３は、土壌温度検出器１０により測定された測定値と、温度設定装置２により設定された温度との差により、三方調節弁１１の開度を調節して供給熱媒温度を変化させることにより、土壌温度を所定の温度に調節する。
【００３２】
冷熱源機９は、熱媒を所定の温度まで冷却させる。
また、冷却管１２は、冷熱源機９に接続され、プランタ５に収容された土壌６の内部に、コイル状に成形された状態で埋設される。この冷却管１２の途中には、熱媒供給ポンプ７と、熱媒循環ポンプ８と、三方調節弁１１と、ヘッダ１３が設けられている。
【００３３】
熱媒供給ポンプ７が起動すると、熱媒は冷熱源機９から冷却管１２の内部を流通して冷熱源機９に戻る。また、三方調節弁１１の開度により熱媒の一部はヘッダ１３によりバイパスし冷熱源機９に戻る。
【００３４】
熱媒循環ポンプ８が起動すると、冷却管１２の内部を流通して熱媒供給ポンプ７と三方調節弁１１を介して、冷熱源機９により冷却された熱媒を、熱媒循環ポンプ８で流すことによりプランタ５に収容された土壌６、すなわち樹木４の根圏付近の土壌６が冷却される。
【００３５】
このように、本実施の形態の温度制御装置３は、樹木４の根圏の土壌６中の温度を周囲より低い温度に制御することができる。
本実施の形態の温度制御装置３は、以上のように構成される。
【００３６】
図２は、本実施の形態における樹木生育装置１の構成例を模式的に示す説明図である。同図に示すように、本実施の形態の樹木生育装置１は、温度制御装置３と、光量測定装置１４を備える。以下、この樹木生育装置１のこれらの構成要素について順次説明する。
【００３７】
［光量測定装置１４］
図２に示すように、本実施の形態では、オフィスビルの屋内に、耐陰性の低い温帯原産の樹木４が、土壌６を収容したプランタ５により植栽されて、配置されている。
【００３８】
樹木４の近傍には、光量測定装置１４が配置される。光量測定装置１４は、屋内に配置された樹木４の周囲における光量を検出することができる装置であり、本実施の形態では、周知慣用の光量検出器を用いた。
【００３９】
［温度制御装置３］
本実施形態の樹木生育装置１は、温度制御装置３を有する。この温度制御装置３は、熱媒を冷却する冷熱源機９と、熱媒供給ポンプ７と、熱媒循環ポンプ８と、三方調節弁１１と、冷却管１２と、土壌温度検出器１０と、ヘッダ１３と、光量測定装置１４とを有する。
【００４０】
この温度制御装置３は、土壌温度検出器１０により測定された測定値と、光量測定装置１４の測定値に基づいて設定された土壌温度と設定値との差により、三方調節弁１１の開度を調節して供給熱媒温度を変化させることにより、土壌温度を所定の温度に制御する。
【００４１】
この温度制御装置３の土壌温度設定方法を、設定温度の変更に対する土壌温度の応答遅れおよび光量の短時間の変動に対応するために、光量測定装置１４の測定値に基づいて一定時間先の光量の平均値を予測して土壌温度の設定値を決定するようにしてもよい。
【００４２】
これにより、本実施の形態の温度制御装置３は、樹木４の根圏の土壌６中の温度を、その樹木４の周辺の光量に応じて変化させることにより、光合成量に対応するように樹木の呼吸量を制御する。このため、樹木４は、光合成量が落ちる低光量環境である屋内においても、長期間にわたって生育することができる。
【００４３】
本実施の形態の温度制御装置３は、以上のように構成される。
図３に示す例は、異なる場所に設置された複数のプランタ５、５’を一つの冷熱源機で対応する場合を示している。
【００４４】
なお、図１ないし図３において、土壌温度検出機１０、１０’の代わりに冷却管１２、１２’を流れる熱媒の温度を検出する検出器を設けてもよい。この場合には熱媒温度と根圏土壌温度との関係を予め把握しておく必要がある。
【００４５】
また、図１ないし図３の三方調節弁１１、１１’の代わりに二方調節弁を配置し、冷却管１２を流れる熱媒流量を変化させて根圏土壌温度を調節してもよい。さらには、調節弁を設けずに、熱媒循環ポンプ８をインバータによって回転数制御して、熱媒流量を変化させてもよい。
【００４６】
次に、以上のように構成された本実施の形態における樹木生育装置１を用いて、樹木４を屋内で生育する状況を、図２に基づいて説明する。
光量測定装置１４により、屋内に配置された樹木４の周囲における光量を測定する。温度制御装置３は、光量測定装置１４により測定された光量の測定値に基づいて設定された土壌温度設定値と土壌温度検出器１０により測定された測定値との差により、三方調節弁１１の開度を調節して供給熱媒温度を変化させることにより、樹木の根圏の土壌温度を制御する。
【００４７】
このように、本実施の形態では、屋内に植栽された樹木に対して、根圏部に配した冷却管１２により、樹木４の根圏の温度を樹木４の周囲の光量に応じて低下させて、根での過剰な呼吸作用を抑える。これにより、エネルギーの消費を、光合成によるエネルギーの吸収量に対応するように抑制し、低光量環境による低光合成能力とバランスしたエネルギー収支とすることが可能となるため、耐陰性の低い温帯原産の樹木４を、屋外に比較して光量が少ない屋内においても長期間にわたって生育させることができる。
【００４８】
また、本実施の形態の樹木生育装置１は、比較的小さな設備や装置で実現でき、ポット植えの場合でも個別対応はでき、さらに、それらの設置を人目につかずに行うこともできる。
【００４９】
したがって、地上部光環境に応じて地下部環境のコントロールをすることにより、樹木４の生育を維持できる環境を作ることができ、従来の方法では長期間の生育が行えなかった、耐陰性の少ない温帯原産の樹木４を、屋内でも長期間にわたり生育することができる。
【００５０】
【実施例】
地温を５℃、８℃、１２℃および無操作の４水準に設定するとともに、地温以外は表１に示す条件で同一となるように制御した低光量（平均照度１０００Ｌｘ）の樹木実験用人口環境室中で、本発明にかかる樹木生育装置を用いて、樹木（シラカシ）の試験栽培を行った。
【００５１】
【表１】
0003580263.tif 000002
【００５２】
地温が５℃である場合の樹木は、試験開始から１１カ月経過した時点において供試樹木３本中１本が枯死した。残りの２本は試験開始から１２カ月経過した時点においても生育していた。
【００５３】
一方、地温が８℃である場合の樹木は、試験開始から２７カ月経過した時点においても供試樹木３本総てが生育していた。試験開始から１０カ月目に出た葉の面積は、試験開始時についていた葉の面積の１．９倍であった。屋外の自然環境下で生育したものは１．５倍であり、１．９倍はこれに近い挙動であると考えられる。
【００５４】
また、地温が１２℃である樹木は、試験開始から１０カ月目に出た葉の面積が試験開始時についていた葉の面積の３．２倍となった。３．２倍は屋外の自然環境ではあり得ない挙動であり、外観上好ましくない。
【００５５】
さらに、無操作（平均地温２５℃）の樹木では、試験開始から２４カ月経過した時点で供試樹木３本総てが枯死した。試験開始から１０カ月目に出た葉の面積が試験開始時についていた葉の面積の５．０倍であった。
【００５６】
これらの試験結果より、平均照度１０００Ｌｘに対応する最適な地温は８℃であることがわかる。
また、図４は、実験に用いた樹木の枝にマークを付けて、その枝に付いていて、かつ、行きている葉の枚数を記録したグラフである。地温８℃の樹木と地温無操作（気温と同じ２５℃となった）の樹木とで、生育期間が５００日を超えた頃までは顕著な差は見られない。しかし、地温無操作の樹木は生育期間が６５０日の時点で、マーク枝を含む樹木全体において、生きている葉がなくなり、枯死した。
【００５７】
それに対して、地温８℃の樹木は、生育期間８００日を超えてもマーク枝および樹木全体に生きた葉を付けて生育を続けていた。これにより、本実施例によれば、地温を８℃にしたことにより、通常（地温無操作）では生育できない低光量環境でも生育が可能になったことがわかる。
【００５８】
さらに、図５は、実験に用いた樹木の最も新しい葉の蒸散速度を記録したグラフである。図５に示すグラフから、生育期間６００日頃までは地温８℃の樹木と地温無操作の樹木との間に顕著な差は見られず、地温無操作の樹木も蒸散を行っていた。しかし、地温無操作の樹木は生育期間６５０日の時点で蒸散を行っておらず、生育のための生理作用が停止して枯死したことがわかる。それに対して、地温８℃の樹木はその後も蒸散を続けて生育した。これにより、本実施例によれば、地温を８℃にしたことにより、通常（地温無操作）では生育できない低光量環境でも生育が可能になったことがわかる。
【００５９】
（変形形態）
本発明は、耐陰性の少ない温帯原産の樹木に限定されるものではなく、広範囲の種類の樹木に適用することができる。樹木が例えば広葉樹である場合、本発明の方法は特に有効である。樹木は常緑広葉樹であることがさらに好ましく、温帯系の常葉広葉樹であることが特に好ましい。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、温帯原産の耐陰性の低い樹木であっても屋内において長期間にわたって生育させることができる樹木生育方法および樹木生育装置を提供することができた。
【００６１】
かかる効果を有する本発明の意義は極めて著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態における樹木生育装置の構成例を模式的に示す説明図である。
【図２】他の樹木生育装置の構成例を模式的に示す説明図である。
【図３】実施例における樹木生育装置の構成例を模式的に示す説明図である。
【図４】実施例における生育期間中の地温による生育期間の違いを示すグラフである。
【図５】実験に用いた樹木の最も新しい葉の蒸散速度を記録したグラフである。
【符号の説明】
１  樹木生育装置
２  温度設定装置
３  温度制御装置
４  制御装置４
５  樹木
６  土壌
１４  光量測定装置
【図１】
0003580263.tif 000003
【図２】
0003580263.tif 000004
【図３】
0003580263.tif 000005
【図４】
0003580263.tif 000006
【図５】
0003580263.tif 000007